Par Mara Johnson-Groh
Centre de vol spatial Goddard de la NASA
L’espace n’est pas silencieux. Il regorge de particules chargées que – avec les bons outils – nous pouvons entendre. C’est exactement ce que font les scientifiques de la NASA dans le cadre de la mission des sondes Van Allen. Les sons enregistrés par la mission aident les scientifiques à mieux comprendre l’environnement spatial dynamique dans lequel nous vivons afin de pouvoir protéger les satellites et les astronautes.
Voici à quoi ressemble l’espace.
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Pour certains, cela ressemble à des loups hurlants ou à des oiseaux stridents ou à des lasers spatiaux extraterrestres. Mais ces ondes ne sont pas créées par une telle créature – au lieu de cela, elles sont faites par des champs électriques et magnétiques.
Si vous montiez à bord d’un vaisseau spatial et passiez votre tête par la fenêtre, vous ne pourriez pas entendre ces sons comme vous entendez les sons sur Terre. C’est parce que contrairement au son – qui est créé par des ondes de pression – cette musique spatiale est créée par des ondes électromagnétiques connues sous le nom d’ondes de plasma.
Les ondes de plasma dentellent l’environnement spatial local autour de la Terre, où elles ballotent des champs magnétiques dans tous les sens. La cacophonie rythmique générée par ces ondes peut tomber sourde à nos oreilles, mais les sondes Van Allen de la NASA ont été conçues spécifiquement pour les écouter.
L’instrument Waves, qui fait partie de la suite d’instruments pour les champs électriques et magnétiques et la science intégrée – EMFISIS – des sondes Van Allen, est sensible aux ondes électriques et magnétiques. Il les sonde à l’aide d’un trio de capteurs électriques ainsi que de trois magnétomètres à bobines de recherche, qui recherchent les variations du champ magnétique. Tous les instruments ont été spécifiquement conçus pour être très sensibles tout en utilisant le moins d’énergie possible.
Il se trouve que certaines ondes électromagnétiques se situent dans notre gamme de fréquences audibles. Cela signifie que les scientifiques ont seulement besoin de traduire les ondes électromagnétiques fluctuantes en ondes sonores pour qu’elles soient entendues. En fait, EMFISIS permet aux scientifiques d’écouter l’espace.
Lorsque les sondes Van Allen traversent une onde de plasma dont les champs magnétiques et électriques fluctuent, EMFISIS enregistre soigneusement les variations. Lorsque les scientifiques compilent les données, ils trouvent quelque chose qui ressemble à ceci :
Les ondes de Whistler enregistrées par les sondes Van Allen de la NASA. Crédit : Université de l’Iowa
Cette vidéo aide les scientifiques à visualiser les sons provenant de l’espace. Les couleurs plus chaudes nous montrent des ondes de plasma plus intenses lorsqu’elles passent au-dessus de l’engin spatial. Pour ces ondes particulières générées par la foudre, les fréquences les plus élevées voyagent plus rapidement dans l’espace que celles de fréquences plus basses. Nous entendons cela comme des sifflements dont la fréquence diminue. Ces ondes particulières sont un exemple d’ondes sifflantes. Elles sont créées lorsque les impulsions électromagnétiques d’un coup de foudre se propagent vers le haut dans l’atmosphère extérieure de la Terre, en suivant les lignes de champ magnétique.
En dessous de 0,5kHz (tout en bas du graphique dans la vidéo), le son est rempli de ce que l’on appelle des sifflements de protons. Ces types d’ondes sont générés à la suite de sifflements déclenchés par la foudre interagissant avec le mouvement des protons, et non des électrons. Récemment, la mission Juno de la NASA a enregistré des siffleurs à haute fréquence autour de Jupiter – la première fois qu’ils ont été entendus autour d’une autre planète.
En plus des siffleurs de foudre, toute une ménagerie de phénomènes a été enregistrée. Dans cette vidéo, nous entendons un bruit de whooping fait par un autre type d’onde de plasma – les ondes chorus.
Ondes chorus enregistrées par les sondes Van Allen de la NASA. Crédit : Université de l’Iowa
Les tonalités des ondes de plasma dépendent de la façon dont les ondes interagissent avec les électrons et de la façon dont elles voyagent dans l’espace. Certains types d’ondes, dont ces ondes chorus, peuvent accélérer les électrons dans l’espace proche de la Terre, les rendant plus énergétiques. Voici un autre exemple typique d’ondes chorus.
Ondes chorus enregistrées par les sondes Van Allen de la NASA. Crédit : Université de l’Iowa
Les scientifiques de la NASA enregistrent ces ondes non pas par intérêt musical, mais parce qu’elles nous aident à mieux comprendre l’environnement spatial dynamique dans lequel nous vivons. Ces ondes de plasma frappent des électrons de haute énergie qui se déplacent à toute vitesse autour de la Terre. Certains de ces électrons libérés spiralent vers la terre, où ils interagissent avec notre haute atmosphère, provoquant des aurores boréales, bien que d’autres puissent représenter un danger pour les vaisseaux spatiaux ou les télécommunications, qui peuvent être endommagés par leur puissant rayonnement.
