Ils révèlent l’origine des « fantômes », phénomènes lumineux rares dans l’atmosphère qui durent à peine un clignement.

Ces TLE sont devenus l’une des obsessions des astronomes amateurs, qui tentaient de les immortaliser avec leurs appareils photo. Et, entre image et image, un nouveau mystère surgit : d’autres flashs apparurent au sommet des gobelins, cette fois verts, que la communauté scientifique appelait « fantômes » en raison de leur luminosité particulière (et parce qu’elle coïncidait avec l’acronyme GHOST, fantôme en Anglais, mais cela signifiait aussi l’émission optique GreenisH des Sprites Tops, quelque chose comme les émissions optiques verdâtres du haut des sprites).

Jusqu’à présent, on pensait que cette lueur verdâtre, invisible à l’œil nu, était liée à un mécanisme similaire à celui qui se produit avec les aurores boréales, produites par la collision de particules chargées provenant de l’espace avec notre atmosphère. Cependant, les astronomes espagnols ont découvert que son origine est différente et qu’elle est liée à des métaux comme le fer et le nickel, qui n’avaient jamais été inclus dans les modèles optiques d’éclairs mésosphériques. Les conclusions viennent d’être publiées dans la revue ‘Communications naturelles‘.

Tester des hypothèses

On observe toujours des fantômes liés aux gobelins, qui sont des phénomènes lumineux qui ne durent que des centièmes de seconde et qui montrent deux zones : une partie supérieure plus diffuse et une région inférieure peuplée de tentacules (qui, en réalité, sont des filaments d’air ionisé entre dix et cent mètres d’épaisseur). De leur côté, les gobelins peuvent s’étendre de quarante à près de cent kilomètres au-dessus du sol et, parfois, présenter l’un des fantômes susmentionnés sur la partie diffuse qui dure des centaines de millisecondes après la disparition du gobelin qui l’a généré.

Jusqu’à présent, la principale hypothèse pour expliquer cet éclair verdâtre qui apparaît sur certains elfes plus intenses indiquait l’interaction de particules chargées (ions) avec l’oxygène atomique présent dans l’atmosphère, phénomène déjà identifié dans la couleur verdâtre des aurores. Pour corroborer cela, l’équipe scientifique qui a développé ces travaux a débuté une campagne d’observation systématique en juin 2019 pour obtenir des spectres de la région supérieure des elfes (un spectre permet de connaître des paramètres comme la température ou la composition d’un objet céleste).

«Un gobelin très intense sur cent génère un fantôme. Nous avons analysé plus de deux mille fantômes, et seulement quarante-deux correspondaient à la région supérieure de l’elfe, où apparaissent habituellement les fantômes. Il faut beaucoup de chance et beaucoup d’adresse pour pointer l’instrument à la bonne hauteur, car la fente d’observation est très étroite et il faut prédire où le gobelin va apparaître. Sur les quarante-deux spectres, un seul présentait un rapport signal/bruit suffisamment intense”, explique María Passas Varo, chercheuse à l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) qui dirige les travaux.

Ce spectre a révélé, pour la première fois, ce qui produit des fantômes, un processus dans lequel l’oxygène contribue très peu. L’équipe a plutôt découvert que le flash verdâtre est principalement dû aux métaux, au fer et au nickel, des composés qui n’avaient jamais été pris en compte lors du développement de modèles optiques pour les TLE.

“Ce jour-là, nous avons observé des ondes de gravité, des perturbations atmosphériques produites par d’intenses mouvements verticaux de l’air, comme ceux générés par les tempêtes”, ajoute María Passas Varo. On savait que dans l’atmosphère il y a des couches de métaux, qui proviennent de l’entrée de poussières interstellaires dans l’atmosphère, et tout indique que ces fluctuations de la densité de l’air rendent variable l’altitude de ces couches de métaux : ainsi, cette variabilité “Ce serait responsable du fait que les fantômes n’apparaissent pas toujours.”

La découverte de ces atomes métalliques implique une mise à jour des modèles d’événements lumineux transitoires, dont la compréhension est elle-même fondamentale pour comprendre le fonctionnement du circuit électrique global de la planète.