Peut-on protéger la Terre de la météo spatiale ?

Au début de septembre 1859, les aurores boréales pouvaient soudainement être vues aussi loin au sud que les Caraïbes. La cause était une tempête solaire géomagnétique, en particulier une éjection de masse coronale, maintenant surnommée l’événement Carrington, du nom de l’astronome qui l’a enregistrée.

L’éruption solaire a atteint la Terre en 17,6 heures, avec des perturbations d’environ trois jours. « Les récits contemporains parlent d’équipements télégraphiques qui ne fonctionnent pas, fonctionnent sans piles – grâce à cette source d’énergie électromagnétique indépendante, ou prennent simplement feu », explique Palmroth, de l’Université d’Helsinki.

Étant donné notre dépendance accrue à l’égard de l’électronique, si un événement d’une ampleur similaire devait se produire aujourd’hui, l’impact serait-il plus étendu et plus durable ? « Nous le supposons, mais nous ne savons pas vraiment, et c’est ce que j’étudie », ajoute Palmroth, ancien président du groupe consultatif spatial de l’UE. « Les archives historiques suggèrent que des événements d’une telle ampleur peuvent se produire tous les 100 à 150 ans. Je pense que je serai témoin du prochain. »

Qu’est-ce qui cause les tempêtes solaires ?

Le soleil libère constamment un flux de particules chargées dans l’espace, à la fois à partir d’éclats rapides de particules à haute énergie mais à faible densité provenant d’éruptions solaires, ou plus lentement sous forme de nuages ​​​​de plasma, comprenant des particules à faible énergie mais à haute densité.

Le champ magnétique terrestre dévie ces particules vers ses régions polaires, créant l’aurore polaire, bien que l’impact s’étende plus loin. « Même si l’espace est défini comme commençant à environ 100 km du sol, la météo spatiale peut avoir des effets sur le sol », explique Palmroth.

En 2012, le satellite STEREO de la NASA a observé une éruption solaire à l’échelle de Carrington ; heureusement, il a raté la Terre de quelques jours. S’il avait atteint la magnétosphère terrestre, il y aurait probablement eu une perturbation importante des réseaux de communication, d’électricité et de transport.

« De tels changements dans le champ magnétique terrestre produisent des courants induits géomagnétiquement (GIC), tandis que les particules solaires entravent les signaux radio ionosphériques et augmentent le rayonnement spatial proche de la Terre en raison des particules piégées », résume Palmroth.

Les GIC suralimentés peuvent créer des courants continus (CC) supplémentaires dans les réseaux électriques, les interrompant, comme cela s’est produit à Malmö, en Suède, en 2003.

Les particules solaires perturbent les signaux de communication en créant une densité ionosphérique variable, compromettant les appareils qui utilisent des bandes passantes à haute fréquence, comme le radar. Cela rendrait également la navigation GPS du téléphone ou de la voiture peu fiable et entraînerait la perte des horodatages par satellite essentiels aux services financiers et à d’autres industries.

L’augmentation du rayonnement spatial proche de la Terre aurait un impact direct sur les satellites utilisés pour la météo, la navigation et l’observation de la Terre. Selon leur orbite, les matériaux pourraient être dégradés par l’exposition aux rayonnements ou complètement détruits par des impacts directs de particules chargées à haute énergie se déplaçant à la vitesse de la lumière.

« Mais ce ne sont que des spéculations éclairées », prévient Palmroth. « Bien que nous disposions de nombreux dispositifs de surveillance de la météo terrestre, nous nous appuyons en grande partie sur la modélisation pour les impacts probables sur l’infrastructure de la météo spatiale. »

Prévision de la météo spatiale

Grâce à une bourse ERC il y a plus de 15 ans, Palmroth a créé un outil de modélisation de l’environnement spatial conçu pour tirer parti des supercalculateurs qui, à l’époque, n’existaient pas encore. Le simulateur Vlasiator qui en résulte, récemment complété par le projet PRESTISSIMO, trace l’emplacement, la vitesse et la trajectoire des particules de haute énergie volant dans l’espace.

« Au début, les gens pensaient que j’étais fou. Maintenant, nous avons le simulateur d’environnement spatial le plus précis au monde utilisant les plus grands supercalculateurs d’Europe pour visualiser des phénomènes impossibles auparavant. Parce que Vlasiator est open-source, d’autres l’utilisent, y compris pour modéliser d’autres planètes,  » ajoute Palmroth.

Palmroth évalue actuellement les impacts probables de la météorologie spatiale sur la Terre, en accordant la priorité à deux questions de recherche principales : comment les GIC pourraient avoir un impact sur les réseaux électriques et comment le flux de particules et l’énergie influencent les satellites.

Les deux sont difficiles à rechercher car ils nécessitent des informations commercialement et politiquement sensibles sur la configuration des réseaux électriques et des satellites, de sorte que l’équipe travaille actuellement avec des données finlandaises.

« Nous savons que les réseaux électriques finlandais peuvent résister aux effets météorologiques spatiaux les plus probables, car nos transformateurs acceptent mieux les CC supplémentaires que la plupart des pays européens », déclare Palmroth. « Cela signifie-t-il que dans le pire des cas, dans toute l’Europe, seule la Finlande garde ses lumières allumées ? Nous ne savons pas.

Le projet CARRINGTON coopère avec la communauté de préparation finlandaise pour travailler sur l’atténuation des risques. « Face à un événement à l’échelle de Carrington, la question est : que pouvez-vous faire en 17 heures ? Vous avez besoin d’un plan prêt », déclare Palmroth.