Un nuage lumineux a illuminé le ciel du nord de la Californie le 19 décembre 2018. Des milliers de personnes à San Francisco, en Californie., admirait l’étrange spirale bleu fluo qui se profilait pendant une heure après le coucher du soleil. Même le Service météorologique national était déconcerté par ce qui aurait pu le provoquer.

Puis la vidéo dashcam est apparue. Cela a montré que l’instigateur venait de l’extérieur de ce monde. Un météore a laissé une traînée de poussière qui a créé le nuage noctilucent (Nok-tih-LU-sint). Le nom du nuage vient des mots latins pour « éclairé la nuit.”

La dashcam d’une voiture a capté un météore (traînée blanche incandescente) dans le ciel nocturne près de Daly City, en Californie., le 19 décembre 2018. Daly City est à environ 13 kilomètres (8 miles) au sud de San Francisco, en Californie.
airirin /YouTube

La fumée de la roche spatiale en feu a « ensemencé” la haute atmosphère terrestre de poussière. La vapeur d’eau peut se condenser autour de ces morceaux de poussière pour former des nuages. Les météores brûlent haut dans l’atmosphère. Ces nuages noctilucents se forment donc aussi en hauteur.

Compte tenu de la courbure de la Terre, les objets hauts dans le ciel peuvent encore capter un peu de soleil bien après que le soleil se soit couché plus près du sol. La hauteur extrême des nuages noctilucents est ce qui les maintient brillants dans l’obscurité. Et ils apparaissent bleus parce que toutes les autres longueurs d’onde de la lumière se sont dispersées.

Les nuages noctilucents émergent généralement aux hautes latitudes, c’est-à-dire près ou au-dessus des pôles. Ils n’apparaissent presque jamais au—dessus des 48 États américains inférieurs – sauf si l’atmosphère y reçoit de l’aide, comme ce fut le cas cette nuit de décembre.

Les rapports du nuage lumineux avaient commencé à affluer vers 17h40. Les spectateurs ont inondé le bureau local du Service météorologique national de photos. Beaucoup ont également commencé à deviner la cause du nuage. Un lancement de fusée, par exemple, pourrait l’expliquer.

United Launch Alliance avait un lancement prévu cette nuit-là. Cette société est spécialisée dans la construction et le lancement d’engins spatiaux. Cette nuit-là, une fusée armée d’un satellite espion top secret devait décoller de la base aérienne de Vanderberg, au sud de San Francisco. Mais 9 minutes avant blastoff, le lancement a été nettoyé. Sa fusée n’a donc pas produit le nuage étrange.

Le lendemain, l’American Meteor Society (AMS) a décrit 180 témoignages de ce qui a fait: un météore. Une soi-disant boule de feu, elle semblait plus brillante que Vénus lorsqu’elle brûlait dans l’atmosphère terrestre. AMS a estimé que la roche spatiale s’était brisée au-dessus de l’eau libre à environ 56 kilomètres (35 miles) à l’ouest du Golden Gate Bridge.

Bien que les roches spatiales pénètrent couramment dans l’atmosphère terrestre, elles ont rarement engendré des nuages. La raison: Ces roches ont tendance à se briser trop haut. La mésosphère, où les ruptures se produisent généralement, est à environ 81 kilomètres (50 miles) au-dessus du sol. Il accueille très peu d’eau.

Mais cela pourrait changer. Plus d’eau pénètre dans la haute atmosphère à mesure que le climat de la Terre se réchauffe.

Un rôle pivot pour les roches spatiales

Pour qu’un nuage noctilucent se forme, la mésosphère doit être très froide – en dessous de -40° Celsius (-40° Fahrenheit). Ces températures se développent au-dessus des pôles de la Terre en été. Près de l’Arctique, cela signifie que la saison nocturne maximale est de juin à août. La haute saison près de l’Antarctique est de décembre à février.

À ces basses températures, l’air est sec. Et à de telles altitudes, l’air est également relativement exempt de poussière. Sans quelques particules de poussière à glom sur, toute humidité ici a tendance à ne pas geler; elle est « surfusion.”

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La sonde AIM de la NASA détecte des nuages noctilucents bleu néon formant un anneau en forme de beignet au-dessus du Pôle Sud. De tels nuages peuvent apparaître jusqu’à une semaine en été dans l’Arctique et l’Antarctique.
LASP/Univ. du Colorado /NASA

Mais cela peut changer avec l’arrivée de la fumée de météorite. Avec quelque chose sur lequel geler, les gouttelettes surfusion se transforment rapidement en glace. Une fois qu’un cristal de glace se forme, d’autres le rejoignent dans ce qui devient une réaction en chaîne. Si le processus est suffisamment important, un nuage noctilucent se développe.

Environ 3% de chaque cristal de glace dans un nuage noctilucent provient de météores, explique le scientifique de l’atmosphère Mark Hervig. Il travaille pour la société aérospatiale GATS, Inc., à Newport News, Virginie. Hervig a dirigé une équipe qui a découvert le lien fort entre la fumée de météores et les nuages noctilucents.

Les chercheurs ont analysé les données collectées par la mission AIM de la NASA. AIM signifie Aéronomie de la glace dans la mésosphère. Les résultats de l’équipe suggèrent que la fumée de météorite est le principal déclencheur de la formation de ces nuages lumineux. De minuscules particules de fumée servent de noyau autour duquel se forment les cristaux de glace.

Le système solaire interne est jonché de météores de toutes formes et tailles, mais surtout de petites choses. L’atmosphère terrestre recueille des tonnes de ces météores. Une fois dans l’atmosphère terrestre, ils vont brûler. Cela laisse derrière lui une brume de minuscules particules en suspension à une altitude de 70 à 100 kilomètres (43 à 62 miles).

« Ce n’est pas un hasard si des nuages noctilucents se forment à 83 kilomètres de hauteur, carrément à l’intérieur de la zone de fumée des météorites”, explique Hervig.

Le climat à venir pour les nuages noctilucents

Aujourd’hui, les nuages noctilucents se développent rarement en dehors de l’Arctique et de l’Antarctique. Mais cela pourrait ne pas être vrai pour longtemps. En effet, ces nuages ont déjà commencé à s’infiltrer dans les régions situées entre les pôles et les tropiques. Une des raisons semble être la présence croissante de méthane à haute altitude.

En haut de la mésosphère, le méthane participe à une réaction chimique complexe qui forme de nouvelles molécules d’eau. ”La vapeur d’eau peut augmenter si le méthane augmente », explique le scientifique atmosphérique James Russell. Chaque molécule de méthane peut produire deux molécules d’eau dans la mésosphère, explique Russell. Il travaille avec la mission AIM de la NASA à l’Université de Hampton en Virginie. Là, il fait partie d’un groupe qui étudie les nuages noctilucents.

La communauté des sciences de l’atmosphère a comparé les nuages noctilucents en dehors du ciel polaire comme un symptôme potentiel du changement climatique.

Le méthane, un puissant gaz à effet de serre, peut être libéré dans le ciel par le dégel du pergélisol, le rots des vaches, la combustion de biomasse et plus encore. L’augmentation des niveaux de méthane peut augmenter la quantité d’eau dans la mésosphère. À son tour, cela pourrait améliorer les chances de nuages noctilucents.

L’augmentation des niveaux d’un autre gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone, peut également jouer un rôle. Comme le CO2 augmente la température de l’air près du sol, il peut faire baisser les températures dans la mésosphère, explique Russell. Cet effet de refroidissement pourrait aider à refroidir plus d’eau — un ingrédient clé pour les nuages noctilucents.

En phase avec l’augmentation des gaz à effet de serre, l’étendue et la fréquence des nuages brillants ont augmenté au cours des dernières décennies, indique Climate research.
Gary Thomas est un scientifique de l’atmosphère à l’Université du Colorado à Boulder. De 1964 à 1986, les nuages noctilucents couvraient de plus en plus le ciel au-dessus des pôles, a constaté son équipe. Ces nuages se sont également aventurés vers l’équateur terrestre, au-delà de leur territoire normal. Et l’augmentation du méthane a joué un rôle clé dans la propagation des nuages. L’équipe a rendu compte de ses résultats en 2001 dans Advances in Space Research.

Les nuages incandescents ne se propagent pas seulement plus loin dans le ciel. Depuis 1998, ils apparaissent également plus souvent et deviennent plus brillants. Une équipe de chercheurs allemands a rapporté ces résultats dans une étude de 2015.

Russell dit que l’expansion des nuages noctilucents pourrait être un indicateur du changement climatique. Plus d’études sont nécessaires pour le confirmer, dit-il. Mais cela fait certainement s’interroger les scientifiques, dit-il: « Le changement climatique se produit-il aux confins de l’espace?”

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