Expliquer l’appauvrissement de la couche d’ozone dans la mésosphère

Le même phénomène qui provoque les aurores – les rideaux magiques de lumière verte souvent visibles depuis les régions polaires de la Terre – provoque l’appauvrissement de la couche d’ozone dans l’atmosphère. Cet épuisement peut avoir une importance pour le changement climatique mondial, et il est donc important de comprendre ce phénomène.

Aujourd’hui, un groupe de scientifiques dirigé par le professeur Yoshizumi Miyoshi de l’Université de Nagoya, au Japon, a observé, analysé et fourni des informations sur ce phénomène. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Rapports scientifiques.

Dans la magnétosphère terrestre – la région du champ magnétique autour de la Terre – les électrons du Soleil restent piégés. Interactions entre les électrons et ondes plasma Il peut provoquer l’échappement des électrons piégés et leur entrée dans la haute atmosphère terrestre (la thermosphère). Ce phénomène, appelé dépôt d’électrons, est responsable des aurores boréales. Mais des études récentes montrent que cela est également responsable de la ozone Appauvrissement des couches dans l’atmosphère (sous la thermosphère) et peut avoir un certain effet sur notre climat.

De plus, un tel appauvrissement de l’ozone atmosphérique peut se produire précisément pendant les aurores boréales. Alors que les scientifiques ont étudié le dépôt d’électrons en relation avec les aurores, aucun d’entre eux n’a été en mesure d’expliquer comment il provoque l’appauvrissement de la couche d’ozone dans la mésosphère.

Le professeur Miyoshi et son équipe ont profité de l’occasion pour changer ce récit lors d’une légère tempête géomagnétique sur la péninsule scandinave en 2017. Ils ont orienté leurs observations vers les « aurores pulsantes » (PsA), un type d’aurore faible. Leurs observations ont été rendues possibles par des expériences coordonnées avec le radar européen incohérent (EISCAT) (à une altitude de 60 à 120 km où PsA se produit), le vaisseau spatial japonais Arase et un réseau de caméras tout le ciel.

Les données d’Arase ont montré qu’un fichier électrons piégés Dans la magnétosphère terrestre, il a une large gamme d’énergie. Elle a également noté la présence d’ondes chorus, un type d’ondes plasma électromagnétiques, dans cette région de l’espace. Des simulations informatiques ont ensuite montré qu’Ares avait observé des ondes de plasma provoquant le dépôt de ces électrons dans une large gamme d’énergies, ce qui est cohérent avec les observations EISCAT sous la thermosphère terrestre.

L’analyse des données EISCAT a montré que les électrons avec une large gamme d’énergie, de quelques keV (kiloélectronvolts) à MeV (mégaélectronvolts), provoquent la PsA. Ces électrons transportent suffisamment d’énergie pour pénétrer dans notre atmosphère sur moins de 100 km, jusqu’à une altitude allant jusqu’à 60 km, là où se trouve l’ozone atmosphérique. En fait, simulation par ordinateur L’utilisation des données EISCAT a montré que cette Électrons L’ozone local dans l’atmosphère est appauvri (de plus de 10 %) au contact de celui-ci.

Le professeur Miyoshi explique : « Les PsA se produisent presque quotidiennement, s’étendent sur de vastes zones et durent des heures. Par conséquent, la couche d’ozone épuisement Parmi ces événements peuvent être importants. Parlant de la plus grande importance de ces découvertes, le professeur Miyoshi poursuit : « Ce n’est que Étude de cas. D’autres études statistiques sont nécessaires pour confirmer la quantité de destruction d’ozone qui se produit dans l’atmosphère moyenne en raison du dépôt d’électrons. Après tout, l’influence de ce phénomène sur le climat peut avoir un impact potentiel sur la vie moderne. »