La NASA partage des photos d’un événement extraordinaire observé par les astronautes de la station spatiale

Au-dessus des orages, un spectacle insoupçonné

Depuis la Terre, un orage se résume souvent à un éclair fulgurant et au grondement du tonnerre. Mais bien plus haut, jusqu’à 88 kilomètres d’altitude, dans l’air raréfié de la haute atmosphère, se déroulent des feux d’artifice électriques aux couleurs éclatantes. Ces spectacles fugaces sont parfaitement visibles pour les astronautes à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS).

Ces phénomènes portent des noms poétiques : jets bleus, sprites rouges, halos violets ou encore anneaux ultraviolets. Les scientifiques les regroupent sous l’appellation d’événements lumineux transitoires, ou TLEs en anglais. Pendant des décennies, leur existence relevait presque de la légende, nourrie par les anecdotes de pilotes et quelques rares photographies prises par hasard. Leur étude systématique était impossible.

L’arrivée de l’ISS a tout changé. En offrant un poste d’observation permanent et sans obstruction au-dessus des systèmes orageux, elle a ouvert une nouvelle fenêtre sur notre planète. Grâce à des caméras et des capteurs spécialisés, les chercheurs assemblent les pièces d’un puzzle complexe. Ils découvrent peu à peu que ces éclairs d’altitude peuvent perturber les transmissions radio, influencer la sécurité des aéronefs et même modifier la chimie de la haute atmosphère.

ASIM, l’œil de l’ISS braqué sur la foudre

La pièce maîtresse de cette mission d’observation est un instrument baptisé ASIM, pour Atmosphere–Space Interactions Monitor. Construit par l’Agence Spatiale Européenne (ESA), il est solidement arrimé à une plateforme externe de l’ISS depuis 2018. Sa mission : observer la Terre et enregistrer des flashs plus petits qu’un ongle et plus brefs qu’un battement de cœur.

Les caméras à haute vitesse et les photomètres de ce moniteur ont déjà fourni des données qui dépassent les espérances des scientifiques. Les informations collectées montrent que certaines décharges, semblables à des éclairs se produisant au sommet des nuages d’orage, peuvent injecter de l’énergie électromagnétique dans l’ionosphère. Ce phénomène peut déclencher un gigantesque anneau de lumière ultraviolette appelé ELVES.

Ces anneaux sont capables d’augmenter la charge électrique de l’ionosphère sur des centaines de kilomètres, risquant de perturber les signaux radio longue distance. ASIM a également permis de cataloguer des décharges corona ultra-brèves, des sursauts si courts que les instruments au sol les manquent souvent. En analysant leur durée et leur timing, les chercheurs commencent à comprendre comment les régions supérieures d’un nuage préparent le terrain pour un éclair de grande ampleur.

Le mystère des « sprites rouges » et des jets bleus

Parmi les phénomènes les plus étranges figurent les « sprites rouges ». Ils apparaissent de manière aléatoire dans la mésosphère, suspendus comme des méduses inversées pendant à peine dix millisecondes. D’autres, les jets bleus, jaillissent du sommet des nuages en direction de la stratosphère avec une urgence silencieuse et énigmatique. Ces deux types d’événements se produisent si haut et si vite que capturer leurs détails depuis le sol était presque mission impossible.

L’instrument ASIM, lui, peut les repérer sans difficulté depuis son orbite. Une étude a d’ailleurs combiné ses images avec des données d’instruments au sol pour déterminer avec précision l’altitude d’un jet bleu. Le résultat a confirmé que ces éclairs ascendants percent bel et bien au-delà de la couche météorologique que nous connaissons.

Ces mesures ne sont pas de simples curiosités scientifiques. Elles alimentent directement les modèles de charge électrique des orages. Ces modèles, à leur tour, servent à élaborer les directives pour l’aviation, indiquant les zones où des champs électriques dangereux pourraient se cacher.

Filmer et traquer les impulsions invisibles

L’arsenal scientifique de l’ISS ne se limite pas à ASIM. La coupole, ce dôme d’observation à sept fenêtres souvent visible sur les selfies d’astronautes, est devenue un outil à part entière. Dans le cadre de l’expérience Thor-Davis de l’ESA, les membres d’équipage y installent une caméra de pointe capable de filmer les orages lointains jusqu’à cent mille images par seconde. Les films au ralenti qui en résultent révèlent la prolifération de filaments électriques d’une manière que les manuels n’avaient jamais anticipée.

En capturant avec une précision saisissante la ramification d’un éclair en une fraction de seconde, Thor-Davis aide les scientifiques à comparer les tests de plasma menés en laboratoire avec des événements du monde réel. Plus concrètement, ces images pourraient un jour améliorer les algorithmes qui alertent les opérateurs de réseaux électriques lorsqu’un orage violent menace les lignes de transmission.

Le drame caché de la foudre n’est pas seulement visible. Certaines décharges déclenchent des flashs de rayons gamma terrestres, des impulsions de radiation si énergétiques qu’elles peuvent exposer un avion de ligne à une brève surtension équivalente à une radiographie du thorax. Pour cartographier ces dangers invisibles, l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA) a collaboré avec des universités pour déployer le satellite Light-1 depuis l’ISS. Bien que pas plus grand qu’une miche de pain, ce CubeSat embarque des détecteurs spécialisés dans les photons de haute énergie. Alors que Light-1 enregistre les flashs au-dessus des systèmes orageux équatoriaux, les chercheurs synchronisent ses horodatages avec les réseaux mondiaux de détection de la foudre au sol. À terme, cela permettra de construire un atlas en trois dimensions des zones où les flashs gamma se produisent le plus souvent.

Un impact concret sur la Terre et notre avenir

À première vue, un sprite ou un anneau ELVES pourrait passer pour une simple curiosité météorologique, un cousin lointain des aurores boréales. Pourtant, ces éclairs éclatent dans les mêmes couches chargées de l’atmosphère qui transportent les ondes radio et relaient les signaux vers les sous-marins. Perturbez ces couches, et les communications peuvent s’affaiblir ou tomber en panne sans avertissement. Pour les compagnies aériennes, comprendre où et quand les jets bleus ou les flashs gamma apparaissent ajoute un niveau de planification de sécurité supplémentaire sur les routes polaires ou équatoriales.

Les climatologues s’y intéressent également de près. Les TLEs et les décharges corona brassent les oxydes d’azote et d’autres produits chimiques entre les différentes strates atmosphériques, ce qui modifie la chimie de l’ozone et l’équilibre radiatif de la planète. L’intégration de ce mélange vertical dans les modèles climatiques permet d’affiner les prévisions sur le réchauffement futur.

La Station Spatiale Internationale devrait rester opérationnelle tout au long de la décennie, permettant à ASIM et à ses successeurs de continuer à enrichir une bibliothèque d’événements orageux autrefois invisibles. Les ingénieurs imaginent déjà des détecteurs de nouvelle génération qui se déclencheraient automatiquement, enregistreraient plus rapidement et couvriraient un spectre plus large, des ondes radio aux rayons X durs. Des CubeSats comme Light-1 pourraient se multiplier en une flotte, envoyant des alertes en temps réel aux agences météorologiques et aux opérateurs de satellites chaque fois qu’un flash gamma ou un méga-sprite éclate. Par-dessus tout, l’ISS démontre que pour saisir la météo terrestre, il faut parfois la regarder d’en haut. Chaque orbite ajoute quelques images au film caché de la foudre, nous rapprochant du jour où nous pourrons prédire, et peut-être atténuer, les surprises électriques que les orages projettent vers les confins de l’espace.

Selon la source : earth.com