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L’Événement Carrington : Un Orage Solaire Historique
Les 1er et 2 septembre 1859, le ciel s’illumine comme jamais auparavant. Des aurores, généralement observées dans les latitudes polaires, s’étendent jusqu’en Colombie et même jusqu’en Australie. Les boussoles se détraquent et les réseaux télégraphiques de l’hémisphère nord fonctionnent sans batteries. Cet événement a fait la une des journaux du monde entier, mais que s’est-il réellement passé ?
Connu aujourd’hui sous le nom d’Événement Carrington, il représente l’une des plus importantes éruptions solaires jamais enregistrées. Le Soleil, immense réacteur de fusion, bombarde le système solaire avec un flux incessant de particules chargées appelées vent solaire, illuminant les ciels polaires avec des aurores. Cela fait partie de son fonctionnement habituel. Cependant, le Soleil peut également manifester des comportements imprévisibles, notamment par des éruptions solaires ou des éjections de masse coronale qui peuvent perturber sévèrement notre planète et nos technologies.
L’Événement Carrington a été l’un de ces épisodes orageux. Pour en saisir toute l’ampleur, il est essentiel de comprendre la dynamique entre le Soleil et la Terre ainsi que leurs interactions. Cet événement a radieusement mis en lumière non seulement les incroyables forces solaires, mais aussi leur impact direct sur les infrastructures technologiques humaines.
Seasons in the Sun : Découvrez votre étoile
Étoile la plus proche de la Terre, le Soleil est classé par les astronomes comme une étoile de type G, plus précisément une étoile de la séquence principale, et en termes plus simples, il est décrit comme un nain jaune. Pour dire les choses autrement, notre Soleil est un petit « jeune homme » par rapport aux standards des étoiles. Mais ne laissez pas cette description vous inciter à penser qu’il est ennuyeux, car ce n’est pas le cas !
Le Soleil représente environ 99,8 % de toute la matière de notre système solaire et convertit quatre millions de tonnes de cette matière en énergie chaque seconde. Cela se traduit par une libération d’environ 276 watts d’énergie par mètre carré.
Le Soleil a aussi sa propre « météo », un phénomène inextricablement lié à l’Événement Carrington. Il suit un cycle de 11 ans d’activité accrue, appelé maximum solaire, suivi d’une période de calme, le minimum solaire. Actuellement, le Soleil est dans une phase ascendante, avec un prochain pic d’activité prévu pour 2024. Ces maximums sont caractérisés par l’apparition accrue de taches solaires, des zones sombres sur la surface du Soleil, plus fraîches que leur environnement, mais dotées d’une plus grande activité magnétique. Ces taches sombres peuvent engendrer divers phénomènes, allant des protubérances, ces arches de plasma reliant les taches, aux éruptions solaires et éjections de masse coronale.
Cependant, puisque ces événements affectent rarement la Terre, ils ne font que rarement la une des journaux. Cela contribue à l’idée que de telles occurrences sont, en quelque sorte, rares. En réalité, elles illustrent le comportement normal de notre étoile.
Ici vient le Soleil : Qu’est-ce qu’une éjection de masse coronale ?
Dans la presse populaire, les termes « flare solaire » et « éjection de masse coronale » sont parfois utilisés de manière interchangeable, mais ils désignent des phénomènes distincts. Une flare solaire est une explosion d’énergie électromagnétique (lumière visible, rayons X, etc.) provenant du Soleil, tandis qu’une éjection de masse coronale (EMC) est une éjection de particules provenant de la couronne solaire.
Ces deux phénomènes émergent d’un événement unique, lorsque les lignes de champ magnétique dans la partie inférieure de la couronne solaire se tordent, se déchirent puis se réattèlent. Selon NOAA, lorsque ces lignes se reconnectent, cela engendre une explosion violente pouvant se manifester sous forme de flare solaire, d’EMC, ou des deux à la fois. Mesurées entre 250 et 3 000 kilomètres par seconde, les EMC peuvent atteindre la Terre en aussi peu que 15 heures. Se propageant dans toutes les directions, une EMC peut avoir une étendue de 37 millions de kilomètres à son arrivée.
Une EMC propulse des milliards de tonnes de protons et d’électrons chargés dans le système solaire. De plus, ce nuage de particules transporte un champ magnétique, ce qui est crucial. Comme le décrit Forbes, si les particules sont alignées avec la magnétosphère terrestre, cela reviendrait à deux aimants se repoussant. Dans ce cas, même l’EMC la plus puissante rebondirait sur la magnétosphère. En revanche, si l’EMC et la Terre sont en revanche de polarité magnétique, deux aimants s’aimantant, cela se produit presque certainement comme en 1859.
Musique du Soleil : Dans des circonstances normales
La Terre est constamment frappée par des éruptions solaires, et combien d’entre elles vous ont poussé à vous réfugier dans un abri antiatomique ? Probablement aucune. En fait, vous avez peut-être même cherché à les voir ; les aurores sont l’occasion parfaite pour des photos sur Instagram. Grâce à des éjections de masse coronale ordinaires, elles sont nombreuses.
Grâce au noyau en fer et nickel de notre planète, celle-ci génère un puissant champ magnétique, la magnétosphère, qui protège la Terre de la majorité des agressions solaires, comme le vent solaire. Bien que beaucoup plus faible qu’une éjection de masse coronale, le vent solaire est un mélange de particules constamment libérées par la couronne du soleil. Lorsqu’il frappe la magnétosphère terrestre, la plupart des particules dévient comme l’eau qui coule autour d’une pierre. Bien que nuisible aux humains, le vent solaire présente des avantages ; en effet, il constitue une barrière contre les rayons cosmiques, des particules à haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière et qui déchire l’ADN.
Cependant, la Terre ne dévie pas toutes les particules solaires. Certaines se retrouvent piégées dans la magnétosphère, empruntant des lignes magnétiques vers les pôles de la planète où elles entrent en collision avec la haute atmosphère. Comme l’explique HowStuffWorks, ces particules transfèrent leur énergie aux molécules d’oxygène et d’azote qui s’illuminent ensuite, formant ainsi une aurore.
Les choses, cependant, ont pris une tournure plus métallique lors de l’Événement Carrington.
Quand le Soleil frappe : L’Événement Carrington
Le 1er septembre 1859, Richard Carrington était l’un des nombreux astronomes amateurs observant une surface solaire particulièrement active durant le mois d’août. Plusieurs taches solaires avaient été enregistrées, et c’est Carrington qui remarqua une immense éruption solaire, annonciatrice d’une éjection de masse coronale encore plus significative. En à peine 17,6 heures, cette éjection de masse coronale traversa les 93 millions de miles séparant le Soleil de la Terre, marquant le début de l’Événement Carrington.
Contrairement aux séismes avant une éruption volcanique ou aux marées reculées avant un tsunami, aucun véritable avertissement n’était possible pour le phénomène qui s’annonçait. Heureusement, en 1859, peu d’industries auraient pu être touchées par cet événement. Cela dit, pour celles qui l’étaient, la situation devait sembler chaotique. Les boussoles tournaient de manière anarchique, rendant la navigation maritime particulièrement difficile. Les équipements télégraphiques connaissaient des courts-circuits, provoquant des chocs électriques avant de finalement tomber en panne. Des ingénieurs surveillant des machines observaient même des étincelles jaillir de certains appareils. Ce tumulte dura deux jours.
Les scientifiques savent désormais que l’Événement Carrington était d’une puissance extraordinaire, déclenchant une tempête géomagnétique dans la magnétosphère terrestre. D’après les récits historiques, l’Événement Carrington équivalait à l’énergie de 10 milliards de bombes atomiques.
Les conséquences de l’Événement Carrington : comment les dégâts se sont produits
Comment un léger craquement d’une étoile située à 93 millions de miles a-t-il pu provoquer des destructions sur les fils télégraphiques et électrocuter des opérateurs, alors que la magnétosphère et l’atmosphère de la Terre agissent comme des boucliers ? La réponse la plus simple est que l’Événement Carrington était d’une telle ampleur et d’une telle puissance qu’il a contourné ces protections naturelles.
La Terre se trouvait à la mauvaise position au mauvais moment, recevant ainsi l’impact complet de ce que certains appellent « la tempête solaire parfaite ». Bien que la magnétosphère et l’atmosphère aient conservé les radiations solaires les plus nocives à distance, un nombre considérable de particules a été canalisé vers les pôles, générant ainsi une charge électrique sur la planète. Les systèmes déjà en fonctionnement utilisant l’électricité ont « absorbés » cette charge, subissant une surcharge massive. Les fils ont fondu, les télégraphes ont été endommagés (enflammant le papier), et toute personne à proximité était exposée à un choc électrique désagréable.
En fait, la quantité de courant auroral ambiant était si élevée que des opérateurs de télégraphe qui avaient éteint leurs batteries ont continué à fonctionner normalement. En essence, la technologie électrique pouvait fonctionner grâce à l’énergie circulant dans l’air.
Cet étrange phénomène peut parfois se produire : des lignes de transmission électrique peuvent « suir » tellement de puissance dans la zone immédiate que des lampes fluorescentes peuvent s’allumer d’elles-mêmes sans être reliées à une source d’alimentation. C’est un moyen astucieux de montrer aux autorités locales que leurs lignes pourraient nécessiter des réparations.
Réactions à l’Événement Carrington
À l’époque de l’Événement Carrington, le réseau électrique mondial était bien moins étendu qu’aujourd’hui. Ainsi, la presse de l’époque ne s’est pas tant attardée sur les dégâts occasionnés par cet événement solaire, mais plutôt sur la beauté des aurores créées dans des lieux où un tel spectacle lumineux n’avait jamais été observé auparavant.
Les aurores générées par l’Événement Carrington étaient si éclatantes que les habitants du nord-est des États-Unis, bien qu’il fasse nuit, pouvaient lire leurs journaux. Le Baltimore American and Commercial Advertiser rapportait un « spectacle magnifique des lumières aurorales … La lumière semblait couvrir tout le firmament, semblant être comme un nuage lumineux à travers lequel brillaient les étoiles de plus grande magnitude. La luminosité surpassait celle de la pleine lune … »
Les effets ne se limitaient pas à l’hémisphère nord. En Australie, un rédacteur du Perth Daily News évoquait « une scène d’une beauté presque indicible, des lumières de toutes les couleurs imaginables jaillissant des cieux du sud, chaque couleur se fondant délicatement dans une autre, souvent plus belle que la précédente … »
Il y avait aussi des moments étonnants, comme dans les montagnes Rocheuses, où les aurores éclairaient tellement la nuit que des mineurs se réveillèrent plusieurs heures trop tôt, pensant que l’aube se levait, et se mirent à préparer leur petit-déjeuner.
Les Ombres du Soleil : Carrington 2.0
En des termes pratiques, l’« ère électrique » a réellement débuté en 1880 avec l’invention par Thomas Edison de l’ampoule à incandescence. Cependant, en 1859, l’électricité était encore une nouveauté, principalement limitée aux systèmes de télégraphie. De nos jours, notre société est énormément dépendante de l’électricité et de l’électronique.
Dans un entretien accordé à un média en 2018, Francis O’Sullivan, directeur de la recherche de l’Initiative énergétique du Massachusetts Institute of Technology, a brièvement décrit ce que pourrait engendrer un effondrement du réseau électrique causé par une éjection de masse coronale (EMC) aujourd’hui. Selon lui, « un événement de cette ampleur pourrait être catastrophique s’il survenait demain. Ce ne serait pas seulement une coupure de courant. Cela impliquerait des comptes bancaires disparus, étant d’une importance capitale pour tout, y compris la défense nationale. »
Une étude conjointe de 2013 réalisée par Lloyds de Londres et Atmospheric and Environmental Research, Inc. estime qu’un événement Carrington aujourd’hui pourrait entraîner des dégâts colossaux de 2,6 trillions de dollars rien qu’aux États-Unis, et cela reste une estimation basse. D’autres analyses mettent en garde contre une perte allant jusqu’à 20 trillions de dollars. D’autres économies seraient également touchées ou complètement anéanties.
Dans un tel scénario, l’internet cesserait d’exister. Les systèmes de téléphonie seraient hors service, rendant impossible de contacter les pompiers en cas d’incendies d’origine électrique, et l’électronique des camions de pompiers pourrait aussi subir des pannes fatales. Le contrôle des milliers de satellites en orbite serait perdu. Les ordinateurs, les chaînes d’approvisionnement, les bourses et même les centrales nucléaires s’effondreraient toutes.
Une série d’éruptions solaires
L’Événement Carrington ne constitue pas un fait isolé dans l’histoire des phénomènes solaires. Les éjections de masse coronale (CME) sont en réalité assez fréquentes. Le Marshall Space Flight Center indique qu’il se produit environ une CME par semaine, même lorsque le Soleil est à son minimum solaire. À l’inverse, durant un maximum solaire, on peut enregistrer deux à trois CME par jour. Heureusement, la Terre échappe rarement à ces bombardements.
Toutefois, des CME moins puissantes ont touché notre planète en 1921, 1960, 1989 et 2010. Le terme « moins puissant » est cependant sujet à interprétation ; par exemple, la CME de 1989 a provoqué une panne de réseau électrique durant neuf heures dans la province canadienne du Québec. De plus, des événements de la magnitude de celui de Carrington ne sont pas si rares. Un article de la NASA a mentionné qu’une CME massive, équivalente à celle de 1859, s’est manifestée en 2012 et a frôlé la Terre à seulement neuf jours d’intervalle. Daniel Baker, de l’Université du Colorado, a commenté que si cette CME avait frappé directement, la Terre aurait « encore des séquelles » deux ans plus tard.
Des impacts directs ont été enregistrés bien avant 1859. Grâce à l’analyse des cernes des arbres et aux isotopes prélevés dans les carottes de glace du Groenland, des scientifiques ont découvert des preuves d’une CME similaire à celle de Carrington se produisant aux années 774 et 993. Un autre CME majeur a frappé en 1770, entraînant des aurores visibles jusqu’à Timor. Cependant, compte tenu des technologies de l’époque, l’humanité n’aurait eu qu’un spectaculaire spectacle lumineux à admirer.
Nos yeux dans le ciel : Observer le Soleil
Il est estimé qu’un événement de type Carrington, tel qu’une éjection de masse coronale (CME), frappe la Terre tous les 150 ans. Les 162 années écoulées depuis 1859 soulignent l’importance de ces phénomènes potentiellement dévastateurs. Bien qu’un tel événement, capable de paralyser les technologies modernes, soit peu probable, il suffit d’une seule CME pour plonger la planète dans l’obscurité et nous forcer à revenir aux machines à écrire manuelles.
Pour anticiper ce genre de catastrophe, la NASA et d’autres agences spatiales disposent d’une flotte de satellites qui surveillent en permanence le Soleil à la recherche de tempêtes solaires et d’éjections de masse coronale.
- Deep Space Climate Observatory (DISCOVR) : Ce satellite sera le premier à confirmer un impact imminent d’une CME sur Terre, offrant un avertissement de 15 minutes à une heure en avance.
- Solar Dynamics Observatory (SDO) : Lancé en 2010, il est décrit par la NASA comme « notre œil implacable sur le Soleil », avec pour mission principale d’observer la météo spatiale.
- Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) : Fruit d’une collaboration entre les agences spatiales européennes et américaines, il réalise une étude en profondeur du Soleil, de la couronne au noyau.
- Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) : Ce duo de satellites observe spécifiquement le flux d’énergie émanant du Soleil vers la Terre.
- Solar Orbiter (SolO) : Une autre coopération euro-américaine, cet observatoire étudie la manière dont le Soleil génère et contrôle l’héliosphère, cette « bulle » qui s’étend bien au-delà des planètes, créée par le vent solaire.
Sous le soleil : Que faire en cas d’événement similaire ?
Tout comme en 1859, l’infrastructure énergétique des États-Unis n’est pas préparée à un événement d’éjection de masse coronale significatif. Une étude d’AstroBites estime qu’au moins 15 % des transformateurs américains datent d’avant 1972, année où des équipements plus robustes ont été introduits. Bien que certaines entreprises privées disposent de réserves de transformateurs, le gouvernement n’en possède pas. De plus, il n’existe aucun plan d’action gouvernemental en cas d’événement similaire à celui de Carrington.
Cependant, Washington, D.C., n’est pas insensible à la menace ; les tempêtes géomagnétiques débutent près des pôles et se propagent vers l’équateur, touchant ainsi les principaux centres économiques du pays, comme New York et Chicago. En 2011, l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), en collaboration avec le Département de la sécurité intérieure, a publié une étude d’évaluation des risques en cas de récurrence d’un événement de Carrington.
Si une éjection de masse coronale de niveau Carrington venait à frapper, il y aurait des dégâts, et l’objectif serait d’atténuer ces impacts. Installer des équipements énergétiques plus résilients constitue une des recommandations, tout comme l’instauration de réseaux intelligents. Fait préoccupant, l’étude de 2011 a également noté que la majorité du public ne connaît pas ce qu’est une tempête géomagnétique, ni ce qu’était l’Événement Carrington.
Le rapport de l’OCDE ne propose pas de plan d’action précis en cas de frappe d’une CME ; il est probable que nous agissions comme les opérateurs de télégraphe en 1859 : éteindre tout. Cela signifierait non seulement une coupure de courant à l’échelle nationale, mais également à l’échelle mondiale.
Noir trou solaire : Comment les CME ont tué Mars
Ce qui a condamné Mars à une vie stérile n’est ni sa taille ni sa distance du Soleil, mais l’absence d’une magnétosphère. Sur Terre, ce champ magnétique, généré par la convection dans le noyau solide de fer et de nickel, dévie en toute sécurité les radiations solaires et cosmiques qui pourraient endommager ou même tuer des cellules vivantes. Il protège également l’atmosphère de l’érosion causée par ces mêmes forces.
La Terre possède la magnétosphère la plus puissante des planètes intérieures. En exploitant des données sismologiques obtenues grâce à l’atterrisseur InSight sur la surface martienne, les scientifiques ont découvert que bien que Mars possède un noyau étonnamment large, celui-ci est probablement « pollué » par des éléments tels que le soufre, maintenant son état liquide. L’absence de noyau solide signifie qu’elle n’a jamais eu de magnétosphère planétaire.
Dès le début, Mars a donc été exposée à la pleine colère du Soleil. Le flux constant de particules chargées émanant du Soleil, sous la forme de vent solaire, a lentement érodé l’atmosphère primitive de Mars, à la manière d’une rivière. Une éjection de masse coronale transformerait cette « rivière » en cascades du Niagara, arrachant littéralement de gros morceaux de l’atmosphère martienne.
Les recherches suggèrent que le Soleil était beaucoup plus actif dans sa jeunesse, bombardant les planètes avec des éjections de masse coronale de manière beaucoup plus fréquente.
Loin du Soleil : Les Éjections de Masse Coronale ne sont pas Exclusives à notre Étoile
Les éjections de masse coronale (EMC) sont des événements stellaires d’une puissance incroyable. Toutefois, leur détection sur d’autres étoiles s’est révélée complexe. Ce n’est qu’en 2019 que nous avons obtenu des preuves tangibles attestant de l’existence d’EMC sur des étoiles autres que notre Soleil. En astronomie, il est souvent dit que « si ce n’est pas photographié, ce n’est pas arrivé ».
Selon une publication sur le site de la NASA, le télescope spatial Chandra a détecté une EMC provenant de l’étoile OU Andromedae, située à environ 450 années-lumière de la Terre, dans la constellation d’Andromède. Connue sous le nom moins accrocheur de HR 9024, cette étoile est estimée à presque dix fois la taille de notre Soleil et à trois fois sa masse. Elle est visible à l’œil nu.
Les scientifiques de Chandra ont observé que l’EMC de OU Andromedae se manifestait par un flash intense de rayons X, suivi de l’émission d’une énorme bulle de gaz chaud contenant des particules chargées (plasma). Les données suggèrent qu’environ deux quintillions de livres de matière ont été projetés dans l’espace, ce qui représente près de 10 000 fois la masse de la plus grande EMC jamais produite par le Soleil. Cela indique également que des éjections de masse coronale peuvent se produire sur des types d’étoiles très différents de notre étoile.
Pour vous donner une idée de l’ampleur de cette quantité, deux quintillions s’écrit comme suit : 2 000 000 000 000 000 000, soit 18 zéros.