En 2016, des photographes du ciel partout au Canada ont commencé à partager des images d'un mince ruban de lumière violette et blanche, persuadés d'avoir capturé un type rare d'aurore. Les scientifiques qui ont étudié ces images ont d'abord été d'accord, et ce spectacle lumineux a reçu un nouveau nom : STEVE. Quelques années de recherche plus tard, il a fallu revenir en arrière : le ruban violet ne s'est pas révélé être une aurore du tout, mais un phénomène céleste distinct qui se trouve simplement juxtaposé à de véritables aurores dans le ciel.
Cette confusion est une bonne entrée en matière pour comprendre ce qu'est réellement une aurore. Les rideaux chatoyants que la plupart des gens appellent les lumières boréales ou australes proviennent d'un échange continu entre le Soleil et l'atmosphère terrestre, et ils se révèlent plus anciens, plus étranges et plus variés que les photos de cartes postales ne le laissent croire, avec des cousines sur Jupiter et, semble-t-il, même sur des étoiles bien au-delà du système solaire.
Ce qui fait briller le ciel en rouge, vert et violet
Sur Terre, les manifestations les plus intenses commencent avec des tempêtes solaires : des particules chargées pénètrent dans la haute atmosphère, excitent les gaz qui s'y trouvent et déclenchent une lueur rouge, verte et violette. La couleur dominante dépend de l'altitude. Les rouges apparaissent le plus haut, là où les atomes d'oxygène sont rares et où l'œil humain est moins sensible à cette longueur d'onde, si bien qu'une aurore rouge ne devient visible que lorsque l'activité solaire est assez forte pour compenser ces deux difficultés à la fois.
Cette dépendance à l'altitude explique pourquoi une même tempête peut avoir un aspect complètement différent d'une nuit à l'autre. Elle explique aussi pourquoi les manifestations les plus rouges font la une des journaux : un rideau pâle passe inaperçu, mais un ciel qui vire visiblement au rouge est le signe qu'il se passe quelque chose d'inhabituel au-dessus de nos têtes.
La zone aurorale n'est pas où l'on croit
Les aurores sont observées de façon plus fiable non pas aux pôles eux-mêmes, mais dans un anneau qui les entoure : une bande d'environ 6 degrés de latitude de large, soit environ 660 km, centrée près de 67 degrés de latitude nord et sud. Cette bande se trouve bien à l'écart du pôle géographique, ce qui explique pourquoi les meilleurs endroits pour observer les lumières sont des villes arctiques situées au sud du pôle, et non le pôle lui-même.
Dans des conditions normales, l'aurore reste dans cette bande. Lors de l'événement de Carrington, considéré comme la plus grande tempête géomagnétique jamais observée, les règles ont volé en éclats : des aurores ont été aperçues jusque sous les tropiques, loin des régions où elles sont normalement visibles.
Un imposteur nommé Steve
L'histoire de STEVE rappelle que même des ciels bien étudiés peuvent encore surprendre les astronomes professionnels. Lorsque le ruban violet et blanc a d'abord été signalé aux scientifiques en 2016, il a été classé comme un type d'aurore nouvellement observé, une confusion compréhensible puisqu'il apparaissait dans les mêmes ciels que les véritables aurores. Des travaux ultérieurs ont changé le diagnostic : les flux de lumière qui composent STEVE proviennent d'un mécanisme entièrement différent et n'appartiennent finalement pas à la famille des aurores.
Démêler tout cela a nécessité de nouvelles recherches comparant le comportement de STEVE à celui des véritables aurores, et les deux ne correspondaient tout simplement pas. Ce qui ressemblait à une variété d'aurore de plus s'est révélé être son propre phénomène, sans rapport, passé inaperçu jusqu'à ce que des photographes amateurs commencent à en partager des images.
Le rétroacronyme né d'un arbuste de dessin animé
Le surnom a une origine étonnamment loufoque. Les scientifiques citoyens qui ont d'abord repéré cet étrange spectacle lumineux au-dessus du Canada l'ont nommé d'après une réplique jetable d'un film comique : dans le film d'animation Drôles de vidanges (2006), un groupe d'animaux des bois rencontre une haie inconnue et, ne sachant pas comment l'appeler autrement, décide de la nommer Steve. Les chercheurs sur les aurores ont repris la blague telle quelle.
La physicienne spatiale Elizabeth MacDonald, qui travaille au centre de recherche Goddard de la NASA et a fondé le premier réseau de science citoyenne consacré aux aurores, a aimé le nom STEVE et a ensuite demandé à son équipe de construire une étiquette à consonance scientifique autour de ce nom : STEVE, pour « Strong Thermal Emission Velocity Enhancement » (forte augmentation de la vitesse d'émission thermique). L'acronyme a été conçu pour s'adapter à un nom que les scientifiques citoyens avaient déjà choisi, la paperasse rattrapant la blague plutôt que l'inverse.
Fait troublant, STEVE voyage parfois avec un compagnon qui, lui, est bel et bien une aurore. Une caractéristique verte qui apparaît parfois aux côtés du trait violet de STEVE se comporte comme une lumière d'aurore ordinaire, même si le ruban violet juste à côté ne l'est pas, ce qui signifie qu'une seule observation peut réunir côte à côte une véritable aurore et un imposteur.
Les scientifiques citoyens continuent de découvrir de nouvelles formes
STEVE n'est pas la seule surprise aurorale venue d'observateurs amateurs plutôt que d'une mission d'étude professionnelle. En collaborant avec des chercheurs universitaires en physique spatiale, un groupe de photographes amateurs finlandais a mis au jour une forme d'aurore entièrement nouvelle, qui n'avait encore jamais été répertoriée.
Les chercheurs décrivent chaque forme d'aurore distincte comme sa propre empreinte digitale, caractéristique d'un phénomène particulier dans la zone aurorale. Cette façon de voir les choses explique pourquoi une photographie amateur peut encore constituer une découverte : ce qui ressemble à une variation mineure pour un observateur occasionnel peut se révéler être la signature d'un mécanisme que personne n'avait encore documenté.
Un spectacle lumineux sur Jupiter qui ne s'endort jamais
Les aurores terrestres sont impressionnantes, mais celles de Jupiter les relativisent. Elles sont énormes et, en plus, les spectacles lumineux de Jupiter renferment des centaines de fois plus d'énergie que tout ce que la Terre produit, et contrairement à celles de la Terre, elles ne cessent jamais.
Une partie de l'explication tient au fait que Jupiter dispose d'une deuxième source de carburant que la Terre n'a pas. En plus des particules chargées apportées par le vent solaire, les aurores de Jupiter sont alimentées par des particules projetées dans l'espace par sa lune Io, dont les volcans sont assez grands et nombreux pour continuer à nourrir l'environnement magnétique de la planète en matière fraîche. La Terre n'a pas de lune comme Io à proximité, ce qui aide à expliquer pourquoi ses aurores ne fonctionnent pas en continu comme celles de Jupiter.
Des aurores bien au-delà de la Terre
Le concept d'aurore ne s'arrête pas non plus aux limites du système solaire. En juillet 2015, des astronomes ont annoncé la toute première détection d'une aurore en dehors du système solaire, repérée autour de la naine brune LSR J1835+3259. Découvrir une aurore à cet endroit suggère que la recette de base derrière les lumières boréales terrestres, un champ magnétique interceptant un flux de particules chargées, se reproduit sur des objets très éloignés de toute planète familière.
Inscrites dans les cieux depuis l'Antiquité
L'aurore est l'un des plus anciens phénomènes naturels jamais enregistrés. Le plus ancien témoignage écrit datable d'une aurore figure dans les Annales des Bambous, une chronique de la Chine ancienne, datée de 977 ou 957 av. J.-C., des siècles avant que la plupart des événements que l'on associe à « l'histoire ancienne » n'aient jamais été consignés par écrit. Une représentation peut-être encore plus ancienne subsisterait dans des peintures rupestres de Cro-Magnon, dans le nord de l'Espagne, datées d'environ 30 000 av. J.-C., bien qu'attribuer une œuvre d'art préhistorique à un événement précis reste forcément moins certain que la lecture d'une chronique datée.
De vieux registres réécrivent encore parfois le tableau moderne. Un journal japonais de 1770 décrivant des aurores au-dessus de Kyoto, redécouvert en 2017, laisse entendre que la tempête qui en était à l'origine aurait pu être environ 7 % plus forte que l'événement de Carrington, cette même tempête dont la portée, capable de perturber le télégraphe, sert habituellement de référence pour l'intensité maximale d'une tempête géomagnétique. Si cette comparaison se confirme, le record de la tempête la plus intense de l'histoire enregistrée pourrait ne pas appartenir à celle à qui on l'attribue généralement.