Le soleil réchauffe la Terre, la rendant habitable pour les humains et les animaux. Mais ce n’est pas tout, et cela affecte une zone d’espace beaucoup plus vaste. L’héliosphèrela zone de l’espace influencée par le soleil, est plus de cent fois plus grand que la distance du Soleil à la Terre.
Le soleil est une étoile qui émet constamment un flux constant de plasma – un gaz ionisé hautement énergétique – appelé vent solaire. En plus de vent solaire constantle soleil libère aussi occasionnellement des éruptions de plasma appelées éjections de masse coronalece qui peut contribuer à auroreet des éclats de lumière et d’énergie, appelés fusées éclairantes.
Le plasma provenant du soleil se propage dans l’espace, en même temps que le champ magnétique solaire. Ensemble, ils forment l’héliosphère dans le milieu interstellaire local environnant : le plasma, les particules neutres et la poussière qui remplissent l’espace entre les étoiles et leurs astrosphères respectives. Les héliophysiciens comme moi veulent comprendre l’héliosphère et comment elle interagit avec le milieu interstellaire.
Les huit planètes connues du système solaire, la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter et la ceinture de Kuiper (la bande d’objets célestes au-delà de Neptune qui comprend le planétoïde Pluton) résident toutes dans l’héliosphère. L’héliosphère est si grande que les objets de la ceinture de Kuiper gravitent plus près du soleil que de la limite la plus proche de l’héliosphère.
Protection de l’héliosphère
Lorsque des étoiles lointaines explosent, elles expulsent de grandes quantités de rayonnement dans l’espace interstellaire sous la forme de particules hautement énergétiques. appelés rayons cosmiques. Ces rayons cosmiques peuvent être dangereux pour les organismes vivants et endommager les appareils électroniques et les engins spatiaux.
L’atmosphère terrestre protège la vie sur la planète des effets du rayonnement cosmique, mais avant cela, l’héliosphère elle-même agit comme un bouclier cosmique contre la plupart des rayonnements interstellaires.
En plus du rayonnement cosmique, des particules neutres et de la poussière pénètrent régulièrement dans l’héliosphère depuis le milieu interstellaire local. Ces particules peuvent affecter l’espace autour de la Terre et peut même modifier comment le vent solaire atteint la Terre.
Les supernovae et le milieu interstellaire pourraient également avoir influencé les origines de la vie et l’évolution des humains sur Terre. Certains chercheurs prédisent qu’il y a des millions d’années, l’héliosphère est entrée en contact avec un nuage de particules froid et dense dans le milieu interstellaire qui a provoqué le rétrécissement de l’héliosphèreexposant la Terre au milieu interstellaire local.
Une forme inconnue
Mais les scientifiques ne savent pas vraiment quelle est la forme de l’héliosphère. Les modèles varient en forme de sphérique à comète en forme de croissant. Ces prédictions varient en taille, des centaines à des milliers de fois la distance entre le soleil et la Terre.
Les scientifiques ont cependant défini la direction dans laquelle le soleil se déplace comme la direction du « nez » et la direction opposée comme la direction de la « queue ». La direction du nez doit avoir la distance la plus courte par rapport à l’héliopause, la limite entre l’héliosphère et le milieu interstellaire local.
Aucune sonde n’a jamais bien observé l’héliosphère de l’extérieur ni échantillonné correctement le milieu interstellaire local. Cela pourrait en apprendre davantage aux scientifiques sur la forme de l’héliosphère et son interaction avec le milieu interstellaire local, l’environnement spatial au-delà de l’héliosphère.
Traverser l’héliopause avec le Voyager
En 1977, la NASA a lancé le Mission Voyageur: Ses deux vaisseaux spatiaux ont survolé Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune dans le système solaire externe. Les scientifiques ont déterminé qu’après avoir observé ces géantes gazeuses, les sondes ont traversé séparément l’héliopause et sont entrées dans l’espace interstellaire en 2012 et 2018, respectivement.
Bien que Voyager 1 et 2 soient les seules sondes à avoir potentiellement franchi l’héliopause, elles ont bien dépassé la durée de vie prévue de leur mission. Ils ne peuvent plus renvoyer les données nécessaires car leurs instruments tombent lentement en panne ou s’éteignent.
Ces vaisseaux spatiaux ont été conçus pour étudier les planètes et non le milieu interstellaire. Cela signifie qu’ils ne disposent pas des instruments adéquats pour prendre toutes les mesures du milieu interstellaire ou de l’héliosphère dont les scientifiques ont besoin.
C’est là qu’une potentielle mission de sonde interstellaire pourrait intervenir. Une sonde conçue pour voler au-delà de l’héliopause aiderait les scientifiques à comprendre l’héliosphère en l’observant de l’extérieur.
Une sonde interstellaire
Puisque l’héliosphère est si grande, il faudrait des décennies à une sonde pour atteindre la limitemême utiliser une assistance gravitationnelle d’une planète massive comme Jupiter.
Le vaisseau spatial Voyager ne sera plus en mesure de fournir des données depuis l’espace interstellaire bien avant qu’une sonde interstellaire ne quitte l’héliosphère. Et une fois la sonde lancée, selon la trajectoire, il lui faudra environ 50 ans, voire plus, pour atteindre le milieu interstellaire. Cela signifie que plus la NASA attend pour lancer une sonde, plus les scientifiques se retrouveront sans mission dans l’héliosphère externe ou dans le milieu interstellaire local.
La NASA envisage de développer un sonde interstellaire. Cette sonde prendrait des mesures du plasma et des champs magnétiques dans le milieu interstellaire et imagerait l’héliosphère depuis l’extérieur. Pour se préparer, la NASA a demandé l’avis de plus de 1 000 scientifiques sur un concept de mission.
Le rapport initial a recommandé que la sonde se déplace sur une trajectoire située à environ 45 degrés de la direction du nez de l’héliosphère. Cette trajectoire retracerait une partie du chemin du Voyager, tout en atteignant de nouvelles régions de l’espace. De cette façon, les scientifiques pourraient étudier de nouvelles régions et revisiter certaines régions de l’espace partiellement connues.
Cette trajectoire ne donnerait à la sonde qu’une vue partiellement inclinée de l’héliosphère, et elle ne serait pas en mesure de voir l’hélioqueue, la région que les scientifiques connaissent le moins.
Dans l’hélioqueue, les scientifiques prédisent que le plasma qui constitue l’héliosphère se mélange avec le plasma qui constitue le milieu interstellaire. Cela se produit grâce à un processus appelé reconnexion magnétique, qui permet aux particules chargées de s’écouler du milieu interstellaire local vers l’héliosphère. Tout comme les particules neutres entrant par le nez, ces particules affectent l’environnement spatial au sein de l’héliosphère.
Dans ce cas, cependant, les particules ont une charge et peuvent interagir avec les champs magnétiques solaires et planétaires. Bien que ces interactions se produisent aux limites de l’héliosphère, très loin de la Terre, elles affectent la composition de l’intérieur de l’héliosphère.
Dans un nouvelle étude publié dans Frontiers in Astronomy and Space Sciences, mes collègues et moi avons évalué six directions de lancement potentielles allant du nez à la queue. Nous avons constaté que plutôt que de sortir près de la direction du nez, une trajectoire coupant le flanc de l’héliosphère vers la direction de la queue donnerait la meilleure perspective sur la forme de l’héliosphère.
Une trajectoire dans cette direction offrirait aux scientifiques une opportunité unique d’étudier une toute nouvelle région de l’espace au sein de l’héliosphère. Lorsque la sonde quitterait l’héliosphère pour entrer dans l’espace interstellaire, elle obtiendrait une vue de l’héliosphère de l’extérieur sous un angle qui donnerait aux scientifiques une idée plus détaillée de sa forme, en particulier dans la région controversée de sa queue.
En fin de compte, quelle que soit la direction dans laquelle une sonde interstellaire sera lancée, les résultats scientifiques qu’elle rapportera seront inestimables et littéralement astronomiques.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.