Une étude récente, dirigée par le Dr Michael Starkey de l'Institut de Recherche du Sud-Ouest (SwRI), a révélé des preuves observationnelles de la présence d'ions 'pickup' (PUIs) et de l'activité des ondes associées dans le vent solaire à proximité de la Terre. Ces découvertes ont été réalisées grâce à la mission Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA, lancée en 2015, qui utilise quatre engins spatiaux pour étudier la magnétosphère terrestre.
Les ions 'pickup' se forment lorsque des particules neutres traversant l'héliosphère sont ionisées au sein du vent solaire. Une fois chargées électriquement, ces particules sont entraînées par le flux solaire et commencent à tourner autour du champ magnétique local, formant une population de plasma aux caractéristiques distinctes par rapport aux particules ordinaires du vent solaire. Les observations de la mission MMS ont indiqué que les PUIs présentent une distribution de vitesse typique, sans la présence d'autres populations significatives d'ions ou d'électrons énergétiques.
L'analyse de l'activité des ondes, menée en combinant les données magnétiques collectées par la mission avec des modèles théoriques décrivant le développement de ces ondes en présence de PUIs, a conduit à des conclusions surprenantes. Le Dr Starkey a souligné que ces résultats "indiquent que les PUIs peuvent effectivement générer des ondes dans le vent solaire près de la Terre et soulignent la nécessité de recherches statistiques plus approfondies sur ces processus". Il a ajouté qu'il est "possible que les PUIs jouent un rôle plus important dans le chauffage et la thermalisation du vent solaire proche de la Terre que ce que l'on pensait auparavant, ce qui aurait des implications significatives pour les modèles de la dynamique du vent solaire dans toute l'héliosphère".
En modélisant séparément les composantes ioniques (ions du vent solaire et PUIs), les chercheurs ont pu identifier les populations responsables des ondes observées. La conclusion est qu'elles étaient très probablement générées par des PUIs d'hélium et/ou d'hydrogène, bien que des limitations instrumentales aient empêché une détermination exacte des espèces d'ions impliquées. Ces particules, auparavant considérées comme des acteurs mineurs dans la région proche de la Terre, semblent avoir une influence plus marquée sur le comportement du vent solaire qu'on ne le supposait.
À plus grande distance du Soleil, la densité relative des PUIs dans le vent solaire augmente, amplifiant leur rôle dans les processus de chauffage et de thermalisation par le biais d'interactions onde-particule. Aux confins du système solaire, ils contribuent de manière significative à la pression dynamique totale du vent solaire, influençant les phénomènes au niveau du choc de terminaison et dans l'héliosheath. Le Dr Starkey a précisé que "près de la Terre, l'intensité des PUIs est relativement faible, et leur contribution aux interactions onde-particule dans le vent solaire est généralement considérée comme négligeable. Si cette hypothèse est incorrecte, alors les théories et modèles actuels concernant l'évolution du vent solaire dans l'héliosphère devraient être révisés".
L'étude, publiée dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics, met en évidence l'importance continue de la recherche sur le vent solaire et ses interactions avec la magnétosphère terrestre. Ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension des processus qui influencent la météo spatiale et à la protection de nos infrastructures sensibles à leurs effets. Les découvertes de la mission MMS, lancée en 2015, continuent de révéler des aspects méconnus de notre environnement spatial, remettant en question des hypothèses établies et ouvrant de nouvelles perspectives pour la modélisation de la dynamique solaire.