Après une analyse détaillée des observations radio effectuées par la sonde spatiale Cassini lors de ses 2 survols de Vénus (en 1998 et 1999), une équipe de chercheurs du Département de recherche spatiale (DESPA, CNRS-Observatoire de Paris), de l'Université d'Iowa (USA) et du Goddard Space Flight Center (NASA, Washington, USA) a conclu à l'absence d'éclairs d'orages de type terrestre dans l'atmosphère de cette planète. Ces résultats devraient mettre fin à une controverse qui dure depuis 20 ans en raison de données précédentes contradictoires ou incertaines.

L'existence d'éclairs est importante pour la chimie et la dynamique atmosphériques. Les nouveaux résultats obtenus impliquent que si des éclairs ont échappé à la détection de la sonde spatiale Cassini, ils doivent être extrêmement différents de leurs homologues terrestres : 100 à 1 000 fois plus faibles, plus rares et/ou plus brefs, ou encore d'une structure différente éliminant leur émission radio haute fréquence. Ils pourraient par exemple se limiter à des décharges internes aux nuages de haute altitude, ou entre ces derniers et l'ionosphère. Ces observations suggèrent que les mouvements convectifs verticaux sont faibles dans l'atmosphère de Vénus, peut-être inhibés par la circulation horizontale dominante.

Avant de s'élancer vers Saturne, qu'elle atteindra vers 2004 (en milieu d'année), la sonde spatiale Cassini - mission conjointe de la NASA et de l'ESA (Agence spatiale européenne) - a frôlé Vénus à deux reprises (le 26 avril 1998 à 284 km d'altitude et le 24 juin 1999 à 598 km), puis a survolé la Terre à 1 170 km d'altitude (le 18 août 1999). L'expérience de radioastronomie embarquée à bord a été programmée de manière à pouvoir détecter avec une sensibilité optimale les brèves impulsions radio qui accompagnent systématiquement la production d'éclairs d'orages atmosphériques et sont aisément captés (sur Terre) par les récepteurs radio. Ces impulsions possèdent des caractéristiques bien reconnaissables : elles couvrent une large bande spectrale - au moins quelques MégaHertz ; leur intensité décroît en raison inverse du carré de la fréquence et de la distance de l'observateur à la source ; enfin, la fréquence minimum détectable depuis l'espace est celle en dessous de laquelle l'ionosphère - haute atmosphère ionisée - de la planète bloque la propagation des ondes radio ; elle est différente côté "jour" (~10 MHz pour la Terre et 5 MHz pour Vénus) et côté "nuit" (3-5 MHz pour la Terre et ~1 MHz pour Vénus).

Lors des précédentes explorations de Vénus (missions Venera, Pioneer Venus, Vega, Galileo) la recherche d'éclairs par diverses méthodes (optique, fluctuations électriques de très basse fréquence inférieure à 10 kHz, etc.) avait conduit à des résultats incertains ou contradictoires. L'existence d'éclairs dans son atmosphère était donc restée très controversée. Or les intenses décharges électriques à l'origine des éclairs et de leur rayonnement radio sont aussi une source d'énergie importante pour la chimie atmosphérique (organique, notamment), et donnent de plus des informations sur la dynamique verticale de l'atmosphère.

L'expérience de radioastronomie de Cassini (nommée "Radio and Plasma Wave Science" ou "RPWS"), dont la partie "haute fréquence" ici concernée (125 kHz à 16 MHz) a été conçue et réalisée au Département de recherche spatiale, possède une sensibilité lui permettant en principe de détecter la "signature" radio des éclairs d'orages terrestres.

Les huit membres¹ de l'équipe scientifique de l'expérience "RPWS" se sont donc penchés sur l'étude approfondie des données recueillies durant les survols. Ils ont pu démontrer, via l'analyse de la réponse de l'instrument et de la distribution statistique des propriétés des impulsions détectées (intensité en fonction du temps, de la fréquence et de la distance à la planète), qu'aucune signature radio d'éclairs de Vénus n'était présente dans les données, alors que plus d'un millier d'éclairs ont été détectés avec certitude pendant un intervalle de temps équivalent lors du survol de la Terre, jusqu'à une intensité 1 000 fois supérieure au bruit de fond de l'instrument. Les impulsions observées près de la Terre présentent en effet toutes les caractéristiques attendues pour des éclairs d'orages, tandis que les rares impulsions observées près de Vénus n'en possèdent aucune et ont été attribuées à des parasites de bord ou des phénomènes de décharge locaux.

La sensibilité de RPWS et la couverture d'une grande partie de la surface de Vénus par les observations de Cassini permettent de déterminer les caractéristiques des éventuels éclairs de Vénus qui auraient échappé à la détection par Cassini : 100 à 1000 fois plus faibles, plus rares et/ou plus brefs que les éclairs terrestres. Ils pourraient par exemple se limiter à des décharges internes aux nuages de haute altitude, ou entre ces derniers et l'ionosphère. Une autre possibilité est que leur spectre soit limité aux très basses fréquences (cas de décharges plus "lentes", pouvant être dues à une géométrie moins "tortueuse" du canal de courant). L'absence d'éclairs dans l'atmosphère de Vénus suggère que les mouvements de convection verticaux - qui sur Terre conduisent à la condensation de gouttelettes dont la chute entraîne par friction l'apparition de charges électriques - pourraient être inhibés par la rapide circulation horizontale de l'atmosphère (qualifiée de "super-rotation").

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