THEMIS - À l'affût des aurores boréales dans la toundra canadienne

Les aurores boréales sont des phénomènes naturels fascinants. Ces fresques célestes qui animent le ciel nocturne ont inspiré les mythes, les contes folkloriques et les œuvres artistiques de nombreuses cultures et civilisations de l'hémisphère Nord. Au début du XVIIe siècle, l'astronome italien Galilée attribua à ce phénomène lumineux le nom d'aurore boréale, en hommage à la déesse romaine du matin, puisqu'il le croyait causé par la lumière du Soleil réfléchie dans les couches de l'atmosphère. Nous savons aujourd'hui que les aurores boréales sont causées par le vent solaire (flux constant d'ions et d'électrons émis par le Soleil qui se répand dans l'espace). Ce vent agit sur le champ magnétique de la Terre en le déformant et en créant une queue dans la direction où souffle le vent.

C'est au début du XVIIe siècle que Galilée a donné le nom d'aurore boréale à ce phénomène lumineux. (Photo : © Jouni Joussila)

Le vent solaire a une vitesse moyenne de 400 km/s et contourne la planète comme l'eau contourne un obstacle dans un ruisseau.

L'énergie du vent solaire, emmagasinée dans cette excroissance, est relâchée de façon sporadique sous la forme de salves d'électrons et de particules accélérées. Ces salves, qui portent le nom de sous-orages, se produisent le long du plan équatorial, du côté nocturne de la Terre. Elles se propagent ensuite le long des lignes du champ magnétique, jusqu'aux deux pôles, pour y produire des aurores spectaculaires.

Aujourd'hui encore, nous ne comprenons pas totalement ces tempêtes aurorales. Les nombreuses études portant sur la magnétosphère terrestre et la météo spatiale n'ont jamais pu établir avec précision où, dans la magnétosphère, l'énergie du vent solaire se transforme en une explosion d'aurores.

Des satellites à la queue leu leu

La NASA souhaite lancer une constellation de cinq petits satellites en 2006. Tous transporteront à leur bord une série identique de capteurs électriques, magnétiques et de particules destinés à étudier les aurores. Ces satellites évolueront sur des orbites minutieusement coordonnées. Tous les quatre jours, les satellites s'aligneront le long de la queue du champ magnétique terrestre afin de suivre les perturbations observées dans la magnétosphère.

Des spécialistes compareront les données satellitaires de la mission THEMIS (pour time history of events and macroscale interactions during substorms) avec celles recueillies par des stations au sol installées dans le cercle polaire. En Amérique du Nord, 20 observatoires dotés de caméras automatisées à ultra-grand-angulaire prendront des clichés toutes les cinq	Les satellites formeront une constellation après s'être détachés de leur fusée de lancement. (Image : Berkeley University)
secondes au cours de cette mission de deux ans. Au total, ce sont 84 millions d'images qui seront ainsi produites.

La contribution canadienne

La majeure partie du territoire accessible de la zone aurorale de l'hémisphère Nord est située au Canada. On y installera donc 16 des 20 stations d'observation prévues. Quatre autres seront implantées en Alaska.

Les sites de THEMIS au Canada et en Alaska (Illustration : Eric Donovan et Mike Greffen)

Eric Donovan, professeur associé de physique et d'astronomie à l'Université de Calgary, dirige le volet canadien de THEMIS. Son équipe de scientifiques et d'ingénieurs a travaillé en étroite collaboration avec leurs homologues des États-Unis pour développer le réseau d'observatoires terrestres. Cette équipe est chargée de mettre sur pied les observatoires canadiens et de recueillir la vaste quantité de données que produira tout le réseau.

L'équipe canadienne a déjà installé des observatoires à Inuvik, à Whitehorse, à Prince George, à The Pas, à Athabasca et à la mine de diamants Ekati. Les autres sites (voir la carte) devraient être opérationnels d'ici l'automne 2006.

Portée universelle

Outre le fait qu'ils produisent de superbes spectacles lumineux, les sous-orages sont d'un grand intérêt scientifique. Les processus à l'œuvre dans les sous-orages seraient aussi présents dans la couronne solaire et dans d'autres objets distants et exotiques du cosmos, mais il n'est possible d'étudier ces phénomènes intéressants de près que dans les sous-orages. THEMIS nous aidera donc à faire progresser notre compréhension de l'Univers.

Les aurores peuvent aussi être vues dans la haute atmosphère d'autres planètes de notre système solaire, comme celle-ci illuminant un pôle de Jupiter. (Photo : Télescope spatial Hubble)

THEMIS est une mission de la NASA dirigée par une équipe de chercheurs de l'Université de la Californie à Berkeley. Des scientifiques des É.-U., du Canada et de divers pays d'Europe y participent. Les activités en sol canadien sont financées par l'Agence spatiale canadienne. THEMIS fera appel à des chercheurs canadiens des universités de Calgary, de l'Alberta, du Nouveau-Brunswick et de la Saskatchewan, de même que du Laboratoire de géomagnétisme de Ressources naturelles Canada.