Les nuages d’orage ont encore bien des secrets. Pour mieux comprendre comment ils peuvent émettre des rayons gamma – découverts de manière fortuite dans les années 1970 – des chercheurs ont traqué la radioactivité d’orages tropicaux grâce à un ancien avion espion américain U-2 reconverti en laboratoire scientifique pour la NASA. A 20 kilomètres d’altitude, il a survolé des cumulonimbus au-dessus du golfe du Mexique. Surprise, ce sont « d’énormes marmites bouillantes à rayons gamma », écrivent Nikolai Ostgaard et Martino Marisaldi, de l’université de Bergen (Norvège), premiers signataires de deux articles parus le 2 octobre dans Nature.
Ils ont découvert un phénomène baptisé « flashs scintillants de rayons gamma », ou FGF (pour « flickering gamma-ray flash »), constitué d’émissions successives de quelques millisecondes. Ces rayons gamma n’accompagnent pas la foudre, comme l’état des connaissances le jugeait probable, mais semblent, au contraire, jouer un rôle dans l’amorçage des éclairs. Phénomène encore mal compris.
« Ces études pourraient révolutionner notre compréhension de l’électrification des orages et de la foudre », salue dans un commentaire, également publié par Nature, le physicien américain Joseph Dwyer (université du New Hampshire). Il rappelle que « des décennies de mesures in situ n’ont pas permis de détecter des champs électriques suffisamment importants pour provoquer une étincelle capable de déclencher la foudre ». Pourtant, ce n’est pas faute de pouvoir observer les éclairs dans le ciel : il s’en produit environ 8,6 millions par jour dans le monde, selon Joseph Dwyer.
Des nuages capables d’émettre des rayons gamma ont été découverts par des satellites de la NASA envoyés pour une tout autre mission : capter ces rayonnements venus du fin fond de l’Univers, signature d’événements violents liés par exemple à des trous noirs supermassifs. Ces TGF, pour « terrestrial gamma ray flash » (« flash de rayons gamma terrestres »), étaient le plus souvent observés en même temps que les éclairs. D’autres « lueurs gamma » ont été documentées, comme étant des émissions relativement stables mais de faible intensité.
Tourbillon électrostatique
Grâce à la physique des particules, on sait comment des nuages d’orage peuvent être la source de rayons gamma. Ces immenses cumulonimbus, dont la hauteur peut atteindre plus de 10 kilomètres, sont traversés par des mouvements très violents. Les particules légères, tels des flocons qui montent, et les gouttes gelées, plus lourdes, se croisant à grande vitesse, provoquent des frottements et des séparations de charges, libérant des électrons de haute énergie.
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