L’accélérateur de Van Allen

L’orbite circulaire de satellites (en jaune-orange) croise parfois les trajectoires d’électrons très énergétiques (en gris), accélérés par les champs de la ceinture de Van Allen.

1Transportée par le vent solaire, une pluie de particules chargées bombarde en permanence la Terre. Heureusement, la planète est dotée d’un champ magnétique – engendré par la dynamique du noyau terrestre – qui agit comme un bouclier en déviant la trajectoire du vent solaire. Une zone annulaire de cette magnétosphère, nommée ceinture de Van Allen et située à quelques milliers de kilomètres d’altitude, présente la particularité de piéger de grandes quantités de particules chargées, notamment des électrons. Parmi ces derniers, certains atteignent des énergies de plusieurs mégaélectronvolts, mais on ignorait quel mécanisme était capable de les accélérer aussi fortement.

2En s’appuyant sur les observations des deux sondes jumelles Van Allen Probes, Haylay Allison et ses collègues, du Centre de recherche allemand en géosciences (GFZ), à Potsdam, ont découvert que ces accélérations étaient liées à des densités anormalement faibles du plasma dans la région externe de la ceinture de Van Allen. Á de telles densités, un autre phénomène déjà connu pour accélérer les électrons se trouve amplifié : des fluctuations des champs magnétiques et électriques du plasma piégé dans la magnétosphère, avec lesquelles les électrons entrent en résonance. Très énergétiques, ces électrons sont dangereux pour les satellites qui doivent traverser la ceinture de Van Allen, comme c’est le cas pour les satellites géostationnaires ou en orbite moyenne et haute. Aucun blindage ne permet d’en protéger leurs équipements électroniques: pouvoir prédire ces événements serait donc crucial.