Astronomie : on trouve également des aurores sur d’autres planètes, quels sont les indices importants sur l’habitabilité sur d’autres planètes ?

“Nous avons vu le pic d’une lueur très brillante, ce qui indique la présence d’émissions d’aurores”, a-t-il poursuivi.

Bien qu’elle ne soit pas visible à l’œil humain, une sonde spatiale passant autour des pôles de la planète Uranus a capturé un autre aspect de l’aurore qui y brille. Il montre que la lumière produite alterne de l’ultraviolet à l’infrarouge, en passant par les ondes radio.

Cependant, cette planète n’est pas la seule à abriter des aurores. Les aurores sur les planètes de notre système solaire semblent assez courantes.

Les huit principales planètes en orbite autour du Soleil présentent également une sorte d’aurore, provoquée par des champs magnétiques ou par l’activité à leur surface.

Les observations d’autres systèmes solaires suggèrent également la possibilité d’aurores similaires.

Pour les astronomes qui détectent ces spectacles de lumière extraterrestre, leur présence peut fournir des informations précieuses sur le monde d’où ils rayonnent, notamment sur aurores boréales et l’aube du sud sur notre planète.

Sur Terre, les aurores apparaissent en raison de l’interaction des champs magnétiques avec des particules chargées électriquement provenant du Soleil. Lorsque ces particules ont parcouru 149 millions de kilomètres jusqu’à notre planète, elles ont été piégées par des champs magnétiques qui les dirigeaient vers les pôles.

Ces particules entrent ensuite en collision avec des atomes et des molécules dans l’atmosphère terrestre, produisant un rideau de lumière spectaculaire, que nous appelons les aurores boréales ou les aurores australes.

Ses variations de couleur spectaculaires et ses longues longueurs d’onde visibles dépendent de l’interaction des atomes avec un barrage de particules provenant du soleil.

Les atomes absorbent l’énergie de ces rencontres et la libèrent à certaines longueurs d’onde de lumière.

L’azote, le gaz le plus abondant dans notre atmosphère, produit une lumière principalement bleue. Pendant ce temps, l’oxygène produit une lumière verte.

La hauteur du point de rencontre des particules peut également avoir un effet. La lumière rouge apparaît lorsque des particules à haute énergie entrent en collision avec des atomes d’oxygène à une altitude de 200 à 500 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, tandis que la lumière verte est émise à une altitude de 100 à 250 kilomètres. Des roses et des violets apparaissent à basse altitude.

Sur Uranus, les gaz les plus abondants dans l’atmosphère sont l’hydrogène et l’hélium donc les aurores sont un peu différentes. Les aurores sur Uranus sont invisibles à l’œil humain car elles brillent dans le spectre électromagnétique.

Les aurores ultraviolettes et radio sur cette planète ont été découvertes pour la première fois par le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA en 1986 lors d’un survol. Cependant, l’aurore infrarouge n’a pas été détectée à ce moment-là.

Cette dernière découverte pourrait être très précieuse sur le plan scientifique. L’atmosphère au sommet d’Uranus est beaucoup plus chaude que ce à quoi les chercheurs s’attendaient pour une planète aussi froide et éloignée du soleil.

Les sondes spatiales qui y sont passées ont montré que la température variait entre 220 et 420°C, beaucoup plus chaude si cette planète ne dépendait que de la chaleur du Soleil et si on la compare à sa voisine, Saturne, qui est plus grande.

Les dernières découvertes suggèrent que cette condition pourrait être le résultat de la chaleur rayonnée vers la planète par les aurores.

“Maintenant que nous pouvons voir les aurores infrarouges, nous pouvons commencer à comprendre comment cela fonctionne”, a déclaré Thomas.

Aurora Uranus peut également ajouter des informations importantes concernant les caractéristiques du champ magnétique terrestre, à savoir que le champ magnétique terrestre inverse souvent sa direction.

Au cours des 20 derniers millions d’années, le champ magnétique s’est inversé environ trois à cinq fois tous les millions d’années, déplaçant le pôle magnétique du nord au sud et vice versa (ce n’est pas un cycle, et plus de 780 000 ans se sont écoulés depuis la dernière inversion). Même au Crétacé, le champ magnétique de la Terre ne s’est pas inversé du tout depuis 37 millions d’années).

Il est extrêmement difficile de prédire quand se produira le prochain renversement géomagnétique et quel impact il aura sur Terre. Cependant, Uranus, qui a une orbite étrange sur le côté et par rapport à son mouvement autour du Soleil, pourrait fournir quelques indices. En effet, son champ magnétique subit une rotation très différente de celle de la Terre.

“La grande question est de savoir ce qui se passe lorsque ce renversement se produit ?” dit Thomas.

“Devrions-nous nous attendre à ce que le champ magnétique varie, soit plus fort, soit plus faible, et comment cela affecterait-il le satellite ? Uranus est la bonne planète pour observer ce genre de chose.”

Bien que le champ magnétique lui-même ne soit pas visible, les aurores boréales autour des pôles permettent d’étudier l’évolution du champ magnétique.

Cependant, Uranus n’est pas la seule autre planète à avoir des aurores.

La première aurore observée depuis une autre planète était sur Jupiter. Il a été observé grâce à des observations d’ondes radio dans les années 1950, puis par la sonde spatiale Voyager 1 de la NASA en 1979.

Depuis lors, des aurores ont été vues danser aux pôles de Jupiter par plusieurs télescopes, notamment le télescope Hubble et le télescope James Webb.

“Nous voyons des choses que nous n’avons jamais vues auparavant”, a déclaré Henrik Melin, chercheur planétaire à l’Université de Leicester qui a dirigé les observations du télescope James Webb, notamment la structure de la haute atmosphère de la planète.

Nous avons également vu des aurores dans l’atmosphère de Saturne, qui présentaient une lumière polaire très intense, en particulier dans le spectre ultraviolet, en raison des niveaux élevés d’hydrogène dans son atmosphère. De même sur Neptune.

On pense également que les aurores de Saturne augmentent la température de l’atmosphère autour de ses pôles. La magnétosphère complexe de Neptune semble créer un certain nombre de régions aurorales dans l’atmosphère de la planète.

Bien que la plupart des aurores boréales du système solaire soient provoquées par les puissants champs magnétiques de leurs planètes, les champs magnétiques ne sont pas nécessairement nécessaires pour produire des aurores.

Selon Melin, la planète Mars a perdu depuis longtemps son champ magnétique, mais connaît des aurores grâce au champ magnétique porté par le vent solaire et recouvrant l’atmosphère de la planète.

Vénus n’a pas non plus de champ magnétique, mais des aurores sont déclenchées par le vent solaire rencontrant l’ionosphère de la planète.

Ces conditions forment des bulles de plasma magnétique qui s’étendent sur des milliers de kilomètres, entraînant un processus appelé reconnexion magnétique. Cela se voit sur Terre et sur d’autres planètes, où les lignes de champ convergent et où les particules chargées circulent vers la planète.

Sur Mercure, un processus encore plus étrange se produit. Cette planète possède un champ magnétique mais pas d’atmosphère. Cependant, en canalisant des particules chargées sur sa surface, la planète brille de rayons X lorsque les électrons du vent solaire pleuvent sur sa surface.

Cette découverte a été confirmée par des scientifiques début 2023, grâce à une sonde spatiale européenne et japonaise baptisée BepiColombo.

“Les particules se déposent à la surface comme de la pluie”, a expliqué Sae Aizawa, chercheur planétaire à l’Agence spatiale japonaise (Jaxa).

Cet effet se produit le plus souvent lorsque l’aube se lève sur la surface de Mercure, car la direction du champ électrique dans la magnétosphère de Mercure dévie les particules provenant du Soleil vers la partie de la planète où l’aube se lève.

Les recherches liées aux aurores ne sont pas menées uniquement dans notre système solaire. En 2015, des astronomes ont détecté une aurore extrêmement puissante à 20 années-lumière d’une étoile naine brune, une étoile ratée qui n’a pas assez de masse pour permettre la fusion en son noyau.

Les astronomes recherchent également des aurores sur les exoplanètes, des planètes en orbite autour d’autres étoiles. Jusqu’à présent, il existe quelques indices intéressants à ce sujet.

En avril, des chercheurs ont découvert des émissions radio du système stellaire YZ Ceti à 12 années-lumière, suggérant des interactions entre l’étoile et le champ magnétique d’une planète rocheuse appelée YZ Ceti b. Les émissions radio sont provoquées par les aurores sur l’étoile elle-même, mais la planète possède aussi sa propre aurore.

La recherche d’aurores sur les exoplanètes grâce à leurs émissions radio est une façon de procéder.

“Le problème de l’observation est un défi”, a déclaré Sebastian Pineda, planétologue à l’Université du Colorado à Boulder, aux États-Unis, qui a dirigé la recherche YZ Ceti.

Cependant, si nous parvenons à les trouver, nous pourrions obtenir des indices importants sur l’habitabilité d’autres planètes.

“Les champs magnétiques des exoplanètes pourraient être un élément important qui détermine l’évolution de l’habitabilité”, a déclaré Pineda.

D’autres observations suggèrent également des émissions ultraviolettes qui pourraient être le résultat de champs magnétiques sur la planète HAT-P-11b, semblable à Neptune, située à plus de 123 années-lumière.

Cependant, ces détections n’en sont qu’à leurs débuts.

“Nous n’avons rien détecté de vraiment significatif”, a déclaré Mary Knapp, scientifique des exoplanètes au Massachusetts Institute of Technology.

En recherchant cela, nous pouvons mieux comprendre d’autres mondes et comprendre le caractère unique de la Terre elle-même par rapport aux autres planètes rocheuses.

“La plupart des planètes sont-elles comme la Terre – avec une atmosphère mince et hospitalière – ou comme Vénus ?” » dit Knapp. “Nous ne le savons vraiment pas encore.”