Le 24 mars 1991, à 03:42, heure de Greenwich, la population d'électrons et de protons piégés dans le champ magnétique terrestre a soudainement très fortement augmenté. La nouvelle ceinture était si intense qu'elle a mis hors service (en quelques jours) le satellite de communication MARECS-1. Le satellite météo de la NOAA, GOES-7, fut aussi sérieusement endommagé.

Le vent solaire rempli la totalité du système solaire, bien au delà des planètes les plus reculées, mais il n'atteint pas la Terre parcequ'elle est protégée par notre champ magnétique terrestre. Le vent solaire s'écoule autour de l'obstacle magnétique comme un ruisseau s'écoule autour d'une pierre placée sur son trajet. Il se forme alors une cavité de protection autour de la Terre : "la magnétosphère". Du coté de cette cavité faisant face au soleil, le vent solaire ne s'approche pas à plus de 10-11 rayons terrestres.

Les Nuages Interplanétaires de Plasma

En plus des nuages qui s'étendent, les bouffées du Soleil crées un grand nombre d'ions rapides, en quantité suffisante pour remplir le système solaire en entier, chacun ayant une énergie qui peut atteindre plusieurs millions de fois celles des particules du vent solaire. De telles particules se comportent comme des radiations nucléaires intenses et sont un danger pour la vie des astronautes qui, à l'extérieur de la magnétosphère terrestre, peuvent en allant vers la Lune ou vers Mars se trouver sur leur chemin. Les rayons X intenses et les ondes radios sont aussi émises. Elles proviennent d'électrons de haute énergie qui n'arrivent pas à s'échapper du Soleil.

Jusqu'à récemment, de telles radiations étaient imputées aux éruptions solaires, des taches brillantes qui apparaissent dans la haute atmosphère du soleil, près des taches solaires, laissant supposer qu'une énergie conséquente a été relâché dans la couronne. Mais en 1973, les astronautes à bord de la station spatiale Skylab ont observé quelque chose de nouveau : des énormes "bulles" de gaz s'étendant à l'extérieur bien plus vite que le vent solaire, suffisamment rapidement pour pousser les ondes de choc en tête du vent solaire dans l'espace interplanétaire. De telles "éjections de masse coronale" (CMEs) semblaient étroitement liées aux ondes de chocs interplanétaires qui frappent de temps en temps la magnétosphère. Chaque année quelques unes de ces ondes sont suffisamment puissantes pour pousser les frontières de la magnétosphère au delà de l'orbite géostationnaire (à environ 6,6 Rayon Terrestre), là où se trouvent généralement les satellites de communications. Depuis peu, certains pensent que les éjections de masse coronale, plus que les érruptions, sont les signes du relâchement d'énergie solaire qui affecte la terre.

A cet instant, l'engin spatial de recherche CRRES, mis au point par la US Air Force avec la participation de la NASA était "enfoui" profondément à l'intérieur de la ceinture de rayonnement, à une distance de 2,55 Rayons Terrestre. CRRES (prononcez "cress") veut dire Combined Release and Radiation Effects Satellite (satellite d'effets combinés de relâchement et de radiation). Il est doté de multiples outils - pour sonder la ceinture de radiation, aussi bien que pour relâcher des nuages de vapeur de baryum et de lithium, permettant de tracer les mouvements de la magnétosphère comme une volute de fumée trace les mouvement du vent. CRRES était aussi un banc d'essai pour de nombreux circuits électroniques, dans le but d'aider les ingénieurs à concevoir des composants électroniques et des micro-ordinateurs capables de fonctionner correctement dans l'espace même dans le cœur de la ceinture de radiation.

La première chose que CRRES vit fut un torrent de protons et d'électrons hautement énergétiques. Les protons avaient des énergies supérieure à 20 MEV, 20 Millions d'Electron Volts, à peu près 20 000 fois l'énergie moyenne d'un proton dans le vent solaire. L'énergie des électrons était d'environ 15 Mev, et l'énergie des autres types de particules était suffisante pour pénétrer les équipements spatiaux et causer des dommages. Dans les mots qui concluaient une étude scientifique sur l'événement "il est heureux que les missions spatiales de nos jours passent moins de temps dans ces régions de la magnétosphère terrestre". En ce jour particulier et pour longtemps encore, cette région était vraiment une zone "chaude".

Neanmoins, nous avons des preuves abondantes que les ions et les électrons dans l'espace sont en effet accélérés à de hautes énergies, partout à travers l'univers : dans les éruptions et les CMEs près du soleil, dans les fugitifs "sous orages magnétiques" de la magnétosphère, dans les ceintures de radiations de Jupiter et autres planètes magnétisées et dans des sources de rayonnement cosmiques inconnues, le perpétuel "crachin" d'ions extrêmement énergétiques qui bombardent la terre. Le 24 mars 1991, cela s'est produit justement devant nos yeux, comme si c'était par un tour de passe-passe. Mais comment ?

Quelques signes proviennent des particules elles mêmes. Les ions énergétiques et les électrons piégés par le champ magnétique terrestre sont déviés autour de l'équateur -- les protons positifs sont déviés dans le sens des aiguille d'une montre (vue du nord), les électrons négatifs en sens contraire. La soudaine bouffée d'électrons interceptée par CRRES a rapidement diminué, suggérant qu'elle était causée par un nuage compact d'électrons qui allait être bientôt déviée au loin.

Dr Xinlin du Collège de Dartmouth dans le New Hampshire et ses collègues -- Mary Hudson à Dartmouth, Ilan Roth, John Wygant et Mike Temerin à Berkeley, et Bernie Blake à l'Aerospace Corporation -- ont utilisé un ordinateur pour modéliser le chemin des ondes de choc et pour retracer la façon dont elles d'affectent les électrons déjà présent dans la magnétosphère. Ils ont sélectionnés une large gamme de positions et d'énergies initiales puis ils ont calculé les tracés de plus de 300000 électrons, en examinant comment chacun d'eux s'éloignait quand l'onde passait à leur niveau. D'une certaine façon, le résultat ressemblait au tracé d'un surfer surfant sur une vague. Les électrons démarrant avec des positions et des énergies défavorables avaient gagné peu d'énergie, et en avait même perdu. ; cependant quelques chanceux, ceux dont la vitesse correspondait à celle de l'onde, ont été porté par la crête jusqu'à rentrer profondément dans la magnétosphère et ont gagné beaucoup d'énergie grâce à ce processus. Dans leur simulation, Dr Li et ses collègues ont pu reproduire de façon assez convaincante, l'impulsion initiale et les deux "échos" de déviations périodiques.

Est-ce que cela expliquait la façon dont les ions et les électrons sont accélérés dans la nature ? Pas complètement, parce que les électrons favorisés ont déjà besoin d'avoir une assez grande certaine énergie au départ, proche de 2 MeV. Les électrons de faible énergie qui sont en abondance dans la magnétosphère gagnent très peu d'énergie : comme les morceaux de bois flottant dans le surf, à mesure que l'onde de choc les dépassent, leur énergie augmente brièvement et diminue ensuite. Les électrons d'environ 2MeV existent dans la magnétosphère, et ils semblent être les seuls à partir desquelles de nouvelles radiations se soient formées. Mais leur origine a toujours été quelque chose de mystérieux : certains scientifiques ont même spéculés qu'ils pouvaient s'être échappés d'une ceinture de radiation intense de la lointaine planète Jupiter.

La nouvelle ceinture