Par Alan Cooper et Pavle Arsenovic, The Conversation
Les remarquables aurores boréales du début de cette année ont démontré la puissance que les tempêtes solaires peuvent émettre sous forme de rayonnement, mais il arrive parfois que le soleil ait un effet bien plus destructeur. Connus sous le nom d’« événements de particules solaires », ces explosions de protons directement depuis la surface du soleil peuvent se projeter comme un projecteur dans l’espace.
Les archives montrent que tous les mille ans environ, la Terre est frappée par un événement extrême de particules solaires, ce qui pourrait causer de graves dommages à la couche d’ozone et augmenter les niveaux de rayonnement ultraviolet (UV) à la surface.
Nous avons analysé ce qui se passe lors d’un événement aussi extrême dans un article publié le 1er juillet dans les Actes de l’Académie nationale des sciences. Nous montrons également que lorsque le champ magnétique terrestre est faible, ces événements pourraient avoir un effet dramatique sur la vie sur la planète.
Le bouclier magnétique critique de la Terre
Le champ magnétique terrestre constitue un cocon protecteur crucial pour la vie, en déviant les rayonnements chargés électriquement du soleil. Dans l’état normal, il fonctionne comme un gigantesque barreau magnétique avec des lignes de champ s’élevant d’un pôle, faisant une boucle et replongeant vers l’autre pôle, selon un motif parfois décrit comme un « pamplemousse inversé ». L’orientation verticale aux pôles permet à certains rayonnements cosmiques ionisants de pénétrer jusqu’à la haute atmosphère , où ils interagissent avec les molécules de gaz pour créer la lueur que nous connaissons sous le nom d’aurore.
Cependant, le domaine évolue beaucoup avec le temps. Au cours du siècle dernier, le pôle nord magnétique a parcouru le nord du Canada à une vitesse d’environ 40 kilomètres par an, et le champ s’est affaibli de plus de 6 %. Les archives géologiques montrent qu’il y a eu des périodes de plusieurs siècles ou millénaires où le champ géomagnétique a été très faible, voire totalement absent.
Nous pouvons voir ce qui se passerait sans le champ magnétique terrestre en regardant Mars, qui a perdu son champ magnétique global dans un passé ancien, et par conséquent la majeure partie de son atmosphère. En mai, peu de temps après les aurores boréales, un puissant événement de particules solaires a frappé Mars. Cela a perturbé le fonctionnement du vaisseau spatial Mars Odyssey et provoqué des niveaux de rayonnement à la surface de Mars environ 30 fois supérieurs à ceux que vous recevriez lors d’une radiographie pulmonaire.
Le pouvoir des protons
L’atmosphère extérieure du Soleil émet un flux constant et fluctuant d’électrons et de protons connu sous le nom de « vent solaire ». Cependant, la surface du Soleil émet également sporadiquement des sursauts d’énergie, principalement des protons, lors d’événements de particules solaires, souvent associés aux éruptions solaires.
Les protons sont beaucoup plus lourds que les électrons et transportent plus d’énergie. Ils atteignent donc des altitudes plus basses dans l’atmosphère terrestre, excitant les molécules de gaz dans l’air. Cependant, ces molécules excitées n’émettent que des rayons X, invisibles à l’œil nu.
Des centaines d’événements de particules solaires faibles se produisent à chaque cycle solaire (environ 11 ans), mais les scientifiques ont trouvé des traces d’événements beaucoup plus forts tout au long de l’histoire de la Terre. Certains des plus extrêmes étaient des milliers de fois plus forts que tout ce qui était enregistré avec des instruments modernes.
Événements extrêmes de particules solaires
Ces événements extrêmes de particules solaires se produisent environ tous les quelques millénaires. La plus récente s’est produite vers 993 après JC et a été utilisée pour montrer que les bâtiments vikings au Canada utilisaient du bois coupé en 1021 après JC.
Moins d’ozone, plus de rayonnement
Au-delà de leur effet immédiat, les événements de particules solaires peuvent également déclencher une chaîne de réactions chimiques dans la haute atmosphère qui peuvent appauvrir la couche d’ozone. L’ozone absorbe les rayons UV solaires nocifs, qui peuvent endommager la vue et également l’ADN (augmentant le risque de cancer de la peau), ainsi qu’avoir un impact sur le climat.
Dans notre nouvelle étude , nous avons utilisé de grands modèles informatiques de la chimie atmosphérique mondiale pour examiner les impacts d’un événement extrême de particules solaires.
Nous avons découvert qu’un tel événement pourrait épuiser les niveaux d’ozone pendant environ un an, augmentant ainsi les niveaux d’UV à la surface et augmentant les dommages à l’ADN. Mais si un événement de protons solaires survenait pendant une période où le champ magnétique terrestre était très faible, les dommages causés par l’ozone dureraient six ans, augmentant les niveaux d’UV de 25 % et augmentant le taux de dommages à l’ADN induits par le soleil jusqu’à 50 %.
Explosions de particules du passé
Quelle est la probabilité de cette combinaison mortelle d’un champ magnétique faible et d’événements extrêmes de protons solaires ? Compte tenu de la fréquence à laquelle chacun d’eux se produit, il semble probable qu’ils se produisent ensemble relativement souvent.
En fait, cette combinaison d’événements pourrait expliquer plusieurs événements mystérieux dans le passé de la Terre.
La période la plus récente de faible champ magnétique, comprenant un changement temporaire des pôles nord et sud, a commencé il y a 42 000 ans et a duré environ 1 000 ans. Plusieurs événements évolutifs majeurs se sont produits à cette époque , comme la disparition des derniers Néandertaliens en Europe et l’extinction de la mégafaune marsupiale, notamment des wombats géants et des kangourous en Australie.
Un événement évolutif encore plus important a également été lié au champ géomagnétique terrestre. L’origine des animaux multicellulaires à la fin de la période Édiacarienne (il y a 565 millions d’années), enregistrée dans les fossiles des Flinders Ranges en Australie méridionale, s’est produite après une période de 26 millions d’années de champ magnétique faible ou absent.
De même, l’évolution rapide de divers groupes d’animaux lors de l’explosion cambrienne (il y a environ 539 millions d’années) a également été liée au géomagnétisme et aux niveaux élevés d’UV. L’évolution simultanée des yeux et des coquilles dures dans plusieurs groupes non liés a été décrite comme le meilleur moyen de détecter et d’éviter les rayons UV nocifs entrants, dans une « fuite loin de la lumière ».
Nous commençons tout juste à explorer le rôle de l’activité solaire et du champ magnétique terrestre dans l’histoire de la vie.
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Traduit et partagé par la Presse Galactique
