Avec la Lune comme objet le plus important dans le ciel nocturne et une source majeure d'une attraction invisible qui crée des marées océaniques, de nombreuses cultures anciennes pensaient que cela pourrait également affecter notre santé ou notre état d'esprit - le mot «folie» a son origine dans ce croyance. Maintenant, une puissante combinaison de vaisseaux spatiaux et de simulations informatiques révèle que la lune a effectivement une influence invisible et de grande envergure - pas sur nous, mais sur le Soleil, ou plus précisément, le vent solaire.
Le vent solaire est un mince flux de gaz électriquement conducteur appelé plasma qui est constamment expulsé de la surface du Soleil dans toutes les directions à environ un million de miles par heure. Lorsqu'un vent solaire particulièrement rapide, dense ou turbulent frappe le champ magnétique terrestre, il peut générer des tempêtes magnétiques et de rayonnement capables de perturber les satellites, les réseaux électriques et les systèmes de communication. La «bulle» magnétique entourant la Terre repousse également le vent solaire, créant un choc d'arc de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres à travers le côté jour de la Terre, où le vent solaire claque dans le champ magnétique et ralentit brusquement de la vitesse supersonique à subsonique.
Contrairement à la Terre, la Lune n'est pas entourée d'un champ magnétique mondial. «On pensait que le vent solaire s’écrasait sur la surface lunaire sans aucun avertissement ni« repousser »le vent solaire», explique le Dr Andrew Poppe de l’Université de Californie à Berkeley. Récemment, cependant, une flotte internationale d’engins spatiaux en orbite lunaire a détecté des signes de la présence de la Lune «en amont» dans le vent solaire. «Nous avons vu des faisceaux d'électrons et des fontaines ioniques sur le côté jour de la Lune», explique le Dr Jasper Halekas, également de l'Université de Californie à Berkeley.
Ces phénomènes ont été observés jusqu'à 10 000 kilomètres au-dessus de la Lune et génèrent une sorte de turbulence dans le vent solaire en avant de la Lune, provoquant des changements subtils dans la direction et la densité du vent solaire. Les faisceaux d’électrons ont été vus pour la première fois par la mission Lunar Prospector de la NASA, tandis que la mission japonaise Kaguya, la mission chinoise Chang’e et la mission indienne Chandrayaan ont toutes vu des panaches d’ions à basse altitude. La mission ARTEMIS de la NASA a également vu à la fois les faisceaux d'électrons et les panaches d'ions, ainsi que les ondes électromagnétiques et électrostatiques nouvellement identifiées dans le plasma avant la Lune, à des distances beaucoup plus grandes de la Lune. «Avec ARTEMIS, nous pouvons voir l'anneau de plasma et bouger un peu, étonnamment loin de la Lune», explique Halekas. ARTEMIS signifie «Accélération, reconnexion, turbulence et électrodynamique de l'interaction de la Lune avec le Soleil».
"Une région turbulente en amont appelée" choc "est connue depuis longtemps avant le choc de la proue de la Terre, mais la découverte d'une couche turbulente similaire sur la lune est une surprise", a déclaré le Dr William Farrell du Goddard Space Flight Center de la NASA. à Greenbelt, Md. Farrell est le responsable du centre des sciences lunaires de la réponse dynamique de l'environnement à la lune (DREAM) de la NASA Lunar Science Institute, qui a contribué à la recherche.
Les simulations informatiques aident à expliquer ces observations en montrant qu'un champ électrique complexe près de la surface lunaire est généré par la lumière du soleil et le flux du vent solaire. La simulation révèle que ce champ électrique peut générer des faisceaux d'électrons en accélérant les électrons projetés à partir des matériaux de surface par la lumière ultraviolette solaire. De plus, des simulations connexes montrent que lorsque les ions du vent solaire entrent en collision avec d'anciens champs magnétiques «fossiles» dans certaines zones de la surface lunaire, ils sont réfléchis dans l'espace selon un motif diffus en forme de fontaine. Ces ions sont principalement les ions chargés positivement (protons) des atomes d'hydrogène, l'élément le plus courant du vent solaire.
"Il est remarquable que des champs électriques et magnétiques à seulement quelques mètres (yards) de la surface lunaire puissent provoquer les turbulences que nous voyons à des milliers de kilomètres", explique Poppe. Lorsqu'elles sont exposées aux vents solaires, d'autres lunes et astéroïdes du système solaire devraient également avoir cette couche turbulente sur leurs côtés diurnes, selon l'équipe.
"Découvrir plus sur cette couche améliorera notre compréhension de la Lune et potentiellement d'autres corps car elle permet aux informations sur les conditions très proches de la surface de se propager à de grandes distances, donc un vaisseau spatial gagnera la capacité d'explorer virtuellement près de ces objets quand il est réellement loin », a déclaré Halekas.
La recherche est décrite dans une série de six articles récemment publiés par Poppe, Halekas et leurs collègues de la NASA Goddard, U.C. Berkeley, U.C. Los Angeles, et l'Université du Colorado à Boulder dans Geophysical Research Letters et le Journal of Geophysical Research. La recherche a été financée par le Lunar Science Institute de la NASA, qui est géré au Ames Research Center de la NASA, Moffett Field, en Californie, et supervise le DREAM lunar science center.
