Une couche de métal vaporisé, invisible à l’œil nu, flotte à environ 100 kilomètres au-dessus de nos têtes et perturbe parfois les communications radio longue distance. Ces voiles fantomatiques, baptisés couches E sporadiques, viennent tout juste de livrer leurs secrets grâce à une fusée-sonde de la NASA qui les a traversées avec cinq détecteurs simultanés.

Des restes de météores qui flottent dans le ciel

Au-dessus de nos têtes, de fins voiles de brume métallique dérivent aux confins de l’espace. Connues sous le nom de couches E sporadiques, ces « nuages » d’altitude se forment à partir de poussières vaporisées de météores brûlés, ce qui explique leur nom : elles apparaissent et disparaissent sans prévenir. La NASA situe ce phénomène dans l’ionosphère, une région de la haute atmosphère qui débute vers 60 kilomètres d’altitude, là où les gaz neutres commencent à se transformer en plasma, un gaz ionisé.

Le mécanisme est presque poétique. Certaines des particules présentes proviennent de météores qui se consument et laissent derrière eux des traces de fer, de magnésium et d’autres métaux. Ces métaux s’agglutinent parfois en nappes denses et nuageuses, les couches E sporadiques, qui réfléchissent les ondes radio. la pluie de poussière cosmique qui s’abat en permanence sur notre planète laisse une empreinte métallique flottante, capable de renvoyer un signal radio comme le ferait un miroir.

Ce miroir n’a rien de fiable.

La fusée, baptisée sporadic E Electrodynamics Demonstration, ou SpEED Demon, a décollé du centre de vol Wallops de la NASA en Virginie le 24 août 2022, réalisant la première observation simultanée et multi-points à l’intérieur d’une couche E sporadique. Avant ce vol, les scientifiques ne disposaient que d’instantanés fragmentaires. Les chercheurs cherchaient depuis longtemps à mieux comprendre ces nuages perturbateurs de radio, mais jusqu’à récemment, ils ne les avaient échantillonnés qu’en une seule tranche étroite à la fois.

Concrètement, l’engin a déployé quatre sous-charges utiles miniatures pendant son ascension, chacune équipée de capteurs mesurant la densité des particules et l’intensité du champ magnétique en des points distincts de la couche. À la montée, la fusée a libéré des traceurs de vapeur colorés, suivis par des caméras au sol pour mesurer les schémas de vent en trois dimensions. Un dispositif presque cinématographique, pensé pour saisir un phénomène qui ne dure parfois que quelques minutes avant de se dissiper.

Les résultats ont surpris l’équipe elle-même, menée par l’université Embry-Riddle Aeronautical, et publiés dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics. Les cinq mesures in situ simultanées ont montré qu’une couche E sporadique présentait un plasma inégal et dynamiquement structuré, plutôt qu’une nappe lisse. La couche s’est même scindée en deux pics de densité distincts, une répartition compatible avec une modulation par des tourbillons de Kelvin-Helmholtz, bien que les vents locaux et les champs électriques n’aient pas été mesurés pour confirmer ce mécanisme.

Ce que ces nuages font vraiment à nos ondes radio

Le problème pour les utilisateurs de radio n’est pas anecdotique. Bien qu’invisibles à l’œil, les couches E sporadiques se signalent aux signaux radio dont nous dépendons pour les communications longue distance : elles peuvent les faire rebondir dans des directions imprévues, rendant temporairement la technologie peu fiable. Un radioamateur qui capte soudain une station à des milliers de kilomètres, ou un signal qui se brouille sans raison apparente, vit peut-être l’effet direct d’une de ces nappes métalliques passagères.

L’enjeu dépasse largement le loisir. Les opérateurs militaires utilisant le radar pour voir au-delà de l’horizon peuvent détecter de fausses cibles, surnommées des fantômes, ou recevoir des signaux brouillés difficiles à déchiffrer. Ces couches se forment, se déplacent et se dissipent en permanence, rendant ces perturbations difficiles à anticiper. Un système de défense ou de navigation aérienne peut ainsi se retrouver, en quelques minutes, face à des données faussées par un phénomène né de la combustion de grains de poussière venus de l’espace.

La complexité révélée par SpEED Demon change la donne pour les modèles de prévision. Une couche irrégulière, structurée en filaments et en pics de densité, ne se comporte pas de la même façon qu’une nappe homogène face à une onde radio, ce qui explique en partie pourquoi ces perturbations restent si difficiles à prédire avec les modèles actuels.

La prochaine étape logique consisterait à mesurer aussi les vents locaux et les champs électriques au moment même du passage dans la couche, pour confirmer si les tourbillons de Kelvin-Helmholtz sont bien le moteur de cette turbulence invisible. En attendant, chaque météore qui se désintègre dans l’atmosphère continue, sans le savoir, d’écrire une météo radio que ni les satellites ni les radars ne savent encore totalement lire.

Sources : overlookhorizon.com | phys.org