Triple impact : éruption solaire massive ressentie sur la Terre, la Lune et Mars

Une éruption solaire détectée simultanément sur la Terre, la Lune et Mars souligne la nécessité de préparer les missions d’exploration humaine aux dangers des rayonnements spatiaux.

Une éjection de masse coronale a éclaté du Soleil le 28 octobre 2021, et son impact a été si répandu que Mars et la Terre, bien qu’elles soient de part et d’autre du Soleil et à environ 250 millions de kilomètres (160 millions de miles) l’une de l’autre, ont reçu un afflux de particules énergétiques.

Un événement rare et significatif

C’est la première fois qu’un événement solaire est mesuré simultanément sur les surfaces de la Terre, de la Lune et de Mars, comme indiqué le 2 août dans un Lettres de recherche géographique papier. L’explosion a été détectée par une flotte internationale d’engins spatiaux, dont l’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) de l’ESA, le rover Curiosity Mars de la NASA, l’atterrisseur lunaire CNSA Chang’e-4, le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA et l’orbiteur terrestre Eu:CROPIS du DLR. .

Ces mesures simultanées sur différents mondes aident à améliorer notre connaissance de l’impact des explosions solaires et de la manière dont le champ magnétique et l’atmosphère d’une planète peuvent aider à protéger les astronautes contre eux.

Une éjection de masse coronale vue par SOHO le 28 octobre 2021. Cet événement est un exemple d’une rare «amélioration au niveau du sol». Lors de ces événements, les particules du Soleil sont suffisamment énergétiques pour traverser la bulle magnétique qui entoure la Terre et nous protège des explosions solaires moins énergétiques. Ce n’était que la 73e amélioration au niveau du sol depuis le début des enregistrements dans les années 1940, et aucune n’a été enregistrée depuis. Crédit : SOHO (ESA et NASA), CC BY-SA 3.0 IGO

Comparer différents mondes

L’événement qui a eu lieu le 28 octobre 2021 est un exemple d’une rare «amélioration au niveau du sol». Lors de ces événements, les particules du Soleil sont suffisamment énergétiques pour traverser la bulle magnétique qui entoure la Terre et nous protège des explosions solaires moins énergétiques. Ce n’était que la 73e amélioration au niveau du sol depuis le début des enregistrements dans les années 1940, et aucune n’a été enregistrée depuis.

Comme la Lune et Mars ne génèrent pas leurs propres champs magnétiques, les particules du Soleil peuvent facilement atteindre leurs surfaces, et même interagir avec le sol pour générer un rayonnement secondaire. Mais Mars a une atmosphère mince qui arrête la plupart des particules solaires à faible énergie et ralentit les plus énergétiques.

L’importance de comprendre les événements solaires

La Lune et Mars étant au centre de la future exploration humaine, il est extrêmement important de comprendre ces événements solaires et leur impact potentiel sur le corps humain. Les astronautes sont exposés au risque de maladie des radiations. Une dose de rayonnement supérieure à 700 milligrays – l’unité d’absorption des rayonnements – peut induire un mal des rayons via la destruction de la moelle osseuse, entraînant des symptômes tels qu’une infection et une hémorragie interne.

Si un astronaute reçoit plus de 10 gray, il est extrêmement peu probable qu’il survive plus de deux semaines. Une explosion solaire en août 1972 aurait donné une dose de rayonnement aussi élevée à un astronaute sur la surface lunaire, mais heureusement, elle s’est située entre les missions Apollo 16 et 17 avec équipage.

Éruption solaire géante ressentie sur l’infographie de la Terre, de la Lune et de Mars. Crédit : ESA

Découvertes récentes et mesures de protection

Par comparaison, lors de l’événement du 28 octobre 2021, la dose en orbite lunaire, mesurée par Nasade Lunar Reconnaissance Orbiter, n’était que de 31 milligrays. «Nos calculs des événements passés d’amélioration au niveau du sol montrent qu’en moyenne un événement tous les 5,5 ans aurait pu dépasser le niveau de dose sûr sur la Lune si aucune radioprotection n’avait été fournie. Comprendre ces événements est crucial pour les futures missions en équipage à la surface de la Lune », déclare le scientifique Jingnan Guo qui a étudié l’événement du 28 octobre.

Lorsque l’on compare les mesures effectuées par ExoMars TGO et par le rover Curiosity, la protection offerte par l’atmosphère de Mars devient claire : TGO a mesuré 9 milligray, soit 30 fois plus que les 0,3 milligray détectés en surface.

Les missions internes du système solaire de l’ESA Solar Orbiter, SOHO et BepiColombo ont également été prises dans l’explosion de l’explosion, offrant encore plus de points de vue pour étudier cet événement solaire.

« Actuellement, nous vivons dans un âge d’or de la physique du système solaire. Des détecteurs de rayonnement à bord de missions planétaires telles que BepiColombo, en route vers Mercure, et Juice, en croisière vers Jupiterajoutent une couverture indispensable pour étudier l’accélération et la propagation des particules énergétiques solaires », remarque Marco Pinto, chercheur à l’ESA travaillant sur les détecteurs de rayonnement.

Protéger nos astronautes

Protéger les astronautes lorsqu’ils s’aventurent dans l’espace est une tâche essentielle et importante pour l’ESA. Comprendre et prévoir les événements de rayonnement intense en est un élément essentiel. Des instruments dédiés mesurent l’environnement radiatif dans l’espace et sont utilisés pour protéger les infrastructures spatiales et terrestres critiques, mais aussi les astronautes. S’ils sont avertis à temps, les astronautes pourraient chercher une protection telle que des vêtements de corps ou un abri dans des grottes. Politique actuelle sur la Station spatiale internationale est de se retirer dans les dortoirs ou la cuisine, où les murs protègent contre les radiations.

La passerelle permettra une exploration durable autour et sur la Lune, tout en permettant la recherche et la démonstration des technologies et processus nécessaires pour mener une future mission vers Mars. Ce rendu informatique montre le vaisseau spatial Orion de la NASA amarré à la passerelle (à gauche) qui amènera les astronautes à l’avant-poste lunaire. Crédit : ESA

Passerelle lunaire

Le programme Artemis qui envoie des astronautes sur la Lune comprend une station spatiale en orbite lunaire, appelée Gateway. Sur la passerelle, trois suites d’instruments surveilleront l’environnement radiatif autour de la Lune : le réseau européen de capteurs de rayonnement (ERSA) de l’ESA, la suite d’expériences de mesure de l’environnement et du rayonnement héliophysique de la NASA (HERMES) et l’ESA/JAXA Réseau de dosimètres internes (IDA).

Ensemble, ces expériences mesureront l’environnement de rayonnement à l’extérieur de Gateway tout en surveillant les doses de rayonnement spécifiques à l’intérieur, entre 3 000 km et 70 000 km (45 000 miles) de la surface lunaire. Ces mesures seront essentielles pour mieux comprendre l’environnement que les astronautes connaîtront dans l’espace interplanétaire.

Deux mannequins de rayonnement ont subi un survol lunaire pionnier pour aider à protéger les voyageurs spatiaux des rayons cosmiques et des tempêtes solaires énergiques. Ces deux fantômes féminins ont occupé les sièges passagers lors de la première mission d’Orion autour de la Lune, allant plus loin que n’importe quel humain n’a volé auparavant. Équipé de plus de 5600 capteurs, le duo a mesuré la quantité de radiations auxquelles les astronautes pourraient être exposés lors de futures missions avec une précision sans précédent. Crédit : Lockheed Martin

Luna Twins et recherche future

Les agences spatiales étudient également des vêtements de protection pour minimiser l’impact des radiations spatiales sur le corps. Deux mannequins identiques, développés par le Centre aérospatial allemand (DLR), étaient des passagers du vol d’essai Artemis I, qui a survolé la Lune en novembre et décembre 2022. Les mannequins, surnommés Helga et Zohar, ont été modélisés sur la base du corps féminin et étaient équipés de capteurs de rayonnement fournis par le DLR et la NASA. Helga a volé sans protection, mais Zohar portait un gilet de radioprotection nouvellement développé couvrant son torse. Les chercheurs du DLR comparent actuellement les deux ensembles de données mesurés par Helga et Zohar.

Colin Wilson, scientifique du projet ExoMars TGO, conclut : « Le rayonnement spatial peut créer un réel danger pour notre exploration dans tout le système solaire. Les mesures d’événements de rayonnement de haut niveau par des missions robotiques sont essentielles pour se préparer à des missions en équipage de longue durée. Grâce aux données de missions comme ExoMars TGO, nous pouvons nous préparer à protéger au mieux nos explorateurs humains.