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D’étranges particules d’hydrogène détectées dans la haute atmosphère

Crédits : NASA Earth Observatory

Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois annonce la découverte d’atomes d’hydrogène atomiques chauds dans la thermosphère, une couche supérieure de l’atmosphère terrestre. Cette constatation que les auteurs rapportent dans la revue Nature Communications modifie considérablement notre compréhension actuelle de la distribution d’hydrogène et de son interaction avec d’autres constituants atmosphériques.

Parce que les atomes d’hydrogène sont très légers, ils surmontent facilement la force gravitationnelle d’une planète et s’échappent souvent de façon permanente dans l’espace interplanétaire. L’évasion atmosphérique de ces atomes est une raison pour laquelle Mars, la « planète sœur » de la Terre, a perdu un jour la grande majorité de son eau. En outre, les atomes d’hydrogène chauds (qui sont beaucoup plus chauds que les atomes d’oxygène ambiant) jouent un rôle essentiel dans la physique régissant la haute atmosphère de la Terre, et agissent également comme un bouclier contre les intempéries de l’espace protégeant notre planète et sa technologie, tels que les nombreux satellites en orbite basse.

« Nous savons ces atomes présents à très haute altitude, au-dessus de plusieurs milliers de kilomètres », explique Lara Waldrop, principale auteure de cette étude, « mais découvrir qu’ils existent aussi bas que 250 km est vraiment surprenant ».

Ce résultat suggère ainsi que nous devrions revoir nos modèles actuels de la fuite atmosphérique à la structure thermique de l’atmosphère supérieure. « Les hypothèses classiques sur la physique atmosphérique supérieure ne permettaient pas la présence d’atomes d’hydrogène chauds à ces hauteurs », rappelle Jianqi Qin, responsable de l’analyse des données. « Une fois que nous avons changé notre approche pour intégrer cette hypothèse, nous avons été en mesure d’interpréter correctement les données pour la première fois ». L’équipe a également constaté que la présence de ces atomes dans la thermosphère affectait de manière significative la distribution des atomes d’hydrogène réguliers dans le reste de l’atmosphère. La question est maintenant de savoir d’où proviennent ces atomes.

« Nous savons qu’il doit y avoir une source d’atomes d’hydrogène chaud, soit dans la thermosphère locale ou soit dans les couches les plus éloignées de l’atmosphère, mais on n’a pas encore une réponse solide », a déclaré Waldrop. « Nous allons continuer à travailler sur ce casse-tête, parce que la connaissance de la distribution de densité de ces atomes est essentielle à l’enquête de notre système atmosphérique ainsi que sa réponse à la météorologie qui affecte de nombreuses technologies spatiales qui sont si importantes pour notre société moderne ».

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