Lorsque le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai est entré en éruption le 15 janvier 2022, il a envoyé des ondes de choc atmosphériques, des bangs soniques et des vagues de tsunami dans le monde entier. Maintenant, les scientifiques découvrent que les effets du volcan ont également atteint l’espace.
En analysant les données de la mission Ionospheric Connection Explorer (ICON) de la NASA et des satellites Swarm de l’ESA (l’Agence spatiale européenne), les scientifiques ont découvert que dans les heures qui ont suivi l’éruption, des vents à la vitesse d’un ouragan et des courants électriques inhabituels se sont formés dans l’ionosphère – la couche atmosphérique supérieure électrifiée de la Terre au bord de l’espace.
« Le volcan a créé l’une des plus grandes perturbations dans l’espace que nous ayons vues à l’ère moderne », a déclaré Brian Harding, physicien à l’Université de Californie à Berkeley, et auteur principal d’un nouvel article discutant des découvertes. « Cela nous permet de tester le lien mal compris entre la basse atmosphère et l’espace. »
ICON a été lancé en 2019 pour identifier comment le temps de la Terre interagit avec le temps de l’espace – une idée relativement nouvelle supplantant les hypothèses précédentes selon lesquelles seules les forces du soleil et de l’espace pourraient créer du temps au bord de l’ionosphère. En janvier 2022, alors que le vaisseau spatial passait au-dessus de l’Amérique du Sud, il a observé une telle perturbation terrestre dans l’ionosphère déclenchée par le volcan du Pacifique Sud.
« Ces résultats sont un regard passionnant sur la façon dont les événements sur Terre peuvent affecter la météo dans l’espace, en plus de la météo spatiale affectant la Terre », a déclaré Jim Spann, responsable de la météo spatiale pour la division héliophysique de la NASA au siège de la NASA à Washington, DC « Comprendre la météo spatiale de manière holistique nous aidera finalement à atténuer ses effets sur la société. »
Le satellite GOES-17 a capturé des images d’un nuage parapluie généré par l’éruption sous-marine du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022. Des ondes de choc en arc en forme de croissant et de nombreux éclairs sont également visibles. Crédit : Image de l’Observatoire de la Terre de la NASA par Joshua Stevens utilisant l’imagerie GOES / NOAA et NESDIS
Lorsque le volcan est entré en éruption, il a poussé un panache géant de gaz, de vapeur d’eau et de poussière dans le ciel. L’explosion a également créé d’importantes perturbations de pression dans l’atmosphère, entraînant des vents violents. Au fur et à mesure que les vents s’étendaient vers le haut dans des couches atmosphériques plus minces, ils ont commencé à se déplacer plus rapidement. En atteignant l’ionosphère et le bord de l’espace, ICON a enregistré des vitesses de vent allant jusqu’à 450 mph, ce qui en fait les vents les plus forts en dessous de 120 miles d’altitude mesurés par la mission depuis son lancement.
Dans l’ionosphère, les vents extrêmes ont également affecté les courants électriques. Les particules dans l’ionosphère forment régulièrement un courant électrique s’écoulant vers l’est – appelé électrojet équatorial – alimenté par les vents de la basse atmosphère. Après l’éruption, l’électrojet équatorial a atteint cinq fois sa puissance de crête normale et a radicalement changé de direction, s’écoulant vers l’ouest pendant une courte période.
« Il est très surprenant de voir l’électrojet être fortement inversé par quelque chose qui s’est passé à la surface de la Terre », a déclaré Joanne Wu, physicienne à l’Université de Californie à Berkeley et co-auteur de la nouvelle étude. « C’est quelque chose que nous n’avons vu auparavant qu’avec de fortes tempêtes géomagnétiques, qui sont une forme de temps dans l’espace causée par des particules et des radiations du soleil. »
La nouvelle recherche, publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique, ajoute à la compréhension des scientifiques de la façon dont l’ionosphère est affectée par les événements terrestres et spatiaux. Un puissant électrojet équatorial est associé à une redistribution de matière dans l’ionosphère, ce qui peut perturber les signaux GPS et radio qui sont transmis à travers la région.
Comprendre comment cette zone complexe de notre atmosphère réagit face à de fortes forces d’en bas et d’en haut est un élément clé de la recherche de la NASA. La prochaine mission Geospace Dynamics Constellation (GDC) de la NASA utilisera une flotte de petits satellites, un peu comme des capteurs météorologiques au sol, pour suivre les courants électriques et les vents atmosphériques qui traversent la région. En comprenant mieux ce qui affecte les courants électriques dans l’ionosphère, les scientifiques peuvent être mieux préparés à prévoir les problèmes graves causés par de telles perturbations.
Brian J. Harding et al, Impacts de l’éruption volcanique des Tonga de janvier 2022 sur la dynamo ionosphérique : ICON‐MIGHTI et Swarm Observations of Extreme Neutral Winds and Currents, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL098577