Eruption solaire

Cette éruption solaire a été photographiée le 31 août 2012. Lors d'un tel phénomène, des protons sont propulsés avec une grande énergie dans l'espace. Une éruption bien plus violente aurait eu lieu en 774-775.

NASA Goddard Space Flight Center
 

L'auteur

Sean Bailly est journaliste à Pour la Science

Pour en savoir plus

F. Mekhaldi et al., Multiradionuclide evidence for the solar origin of the cosmic-ray events of ad 774/5 and 993/4, Nature communications, en ligne, 26 octobre 2015.

S. Odenwald et J. Green, En attendant la tempête solaire du millénaire, Pour la Science, n° 374, décembre 2008.

G. Holman, Le moteur des éruptions solaires, Pour la Science, n° 345, juillet 2006.

En mars 1989, le réseau de distribution électrique canadien a été perturbé pendant plusieurs heures. En novembre 2003, les communications satellitaires ont été interrompues. Dans les deux cas, le responsable est le Soleil, ou plutôt ses éruptions. Ces bouffées de particules de haute énergie émises par notre étoile sont pour la plupart déviées par le champ magnétique de la Terre, mais les plus intenses peuvent pénétrer dans l'atmosphère, produisant de spectaculaires aurores polaires.

En bombardant l’atmosphère terrestre, ces particules (surtout des protons) produisent aussi des éléments radioactifs. Ils se fixent ensuite dans les végétaux ou dans la glace des calottes, qui jouent alors le rôle de registres historiques. En les étudiant, ont peut dater précisément les éruptions solaires passées et en estimer l’intensité. En 2012, l’équipe de Fusa Miyake, de l’université de Nagoya, a mesuré un pic de carbone 14 dans des échantillons de vieux cèdres japonais, correspondant à un évenement survenu en l’an 774 ou 775. L’origine de ce pic restait incertaine : les éruptions solaires ne sont pas les seuls événements astronomiques qui produisent des particules qui bombardent l’atmosphère. Une nouvelle analyse menée par Raimond Muscheler, de l’université de Lund, et ses collègues, indique que l'événement de 744-775 est bien d’une éruption solaire, et la plus importante jamais enregistrée.

L’éruption solaire la plus énergétique que l’on connaissait jusque ici date de 1859. Observée par l’astronome anglais Richard Carrington, elle a provoqué des aurores polaires jusqu'au latitudes tropicales et a perturbé le réseau télégraphique en Europe et en Amérique du Nord. En utilisant les mesures sur le carbone 14, l’équipe japonaise avait écarté l’hypothèse que l’événement de 774-775 était une éruption solaire, car elle aurait alors été beaucoup plus intense que l’éruption de 1859.

Pour préciser l’origine de l’événement, des chercheurs ont étudié d’autres marqueurs radioactifs. En 2013, Ilya Usoskin, de l’université de Oulu en Finland, et ses collègues ont modélisé le flux de protons à partir de données de béryllium 10 prélevées dans des carottes de glace. Ils ont revu à la baisse l'estimation du flux de Fusa Miyake et ont conclu qu’il s’agit bien d’une éruption solaire, la plus intense jamais répertoriée. Mais les incertitudes sur le flux de protons de cette éruption restaient importantes.

Raimond Muscheler et ses collègues ont analysé la composition isotopique de carottes de glace préelevées sur deux sites au Groenland et un troisième en Antarctique. Ils ont étudié la concentration de carbone 14, de béryllium 10 et de chlore 36. Comparer ces trois isotopes est intéressant car leur taux de production diffère selon l’énergie et la nature des rayons cosmiques qui frappent l'atmosphère. Les chercheurs ont analysé les trois isotopes pour le pic de l’année 775 (et d’un deuxième pic un peu moins important vers 993 – aussi signalé dans l’étude de 2012).

Pour estimer le flux de protons lié à cet événement, l’équipe de Raimond Muscheler a comparé le rapport de chlore et de béryllium de l’éruption de 774, de celle de 993 et de certaines éruptions récentes dont on a mesuré directement le flux. Il faut noter que la production de chlore 36 est surtout liée à des protons d’énergie proche de 30 mégaélectronvolts tandis que celle de béryllium 10 est plus sensible à des protons de 100 mégaélectronvolts. Les chercheurs ont montré que le spectre énergétique des protons de 774 et 993 est assez similaire à celui de l’éruption de janvier 2005. Ils ont ensuite comparé les concentrations de béryllium 10 pour ces éruptions et ont estimé que le flux de protons de plus de 30 mégaélectronvolts pour les éruptions de 774 et 993 était de l’ordre de 1010 protons par centimètre carré. Deux autres approches (en utilisant la concentration de carbone 14) donnent des flux du même ordre de grandeur.

L’éruption solaire de 774 est ainsi la plus intense jamais répertoriée, cinq fois plus puissante que toutes celles mesurées jusqu’à aujourd’hui. L’éruption de 993 aurait été « seulement » deux fois moins forte. Ces résultats nous amènent à reconsidérer la menace que représentent ces événements : si l’éruption de 774 avait eu lieu de nos jours, elle aurait sans doute mis temporairement hors service le réseau de satellites, les systèmes de communications et de distribution d’électricité.