Pourquoi des nuages ​​nocturnes étranges et brillants apparaissent plus souvent

Une certaine forme de nuage mystérieux et scintillant commence à apparaître plus souvent dans le ciel nocturne, et les scientifiques s’efforcent de comprendre pourquoi.

Ces nuages ​​vaporeux sont si hauts dans le ciel qu’ils reflètent la lumière du soleil même après qu’il soit bien au-dessus de l’horizon, leur donnant une lueur étrange au crépuscule. D’où leur nom, noctilucent, signifiant «nuit qui brille».

On les trouve souvent à l’extrême nord et au sud de la planète pendant leurs étés respectifs, bien que les nuages ​​aient parfois été vus dans d’autres endroits. Ils sont visibles quelques heures après le coucher du soleil et avant le lever du soleil sous forme de plumes indigo irisées, alors que leurs cristaux de glace se plient et réfléchissent des rayons fugaces.

«Ils sont tout simplement magnifiques à regarder, ils sont fascinants», a déclaré James Russell, codirecteur du Center for Atmospheric Sciences de l’Université de Hampton et chercheur à la NASA.

Les nuages ​​nocturnes apparaissent souvent dans les régions polaires, comme le nord du Canada. David Hughes / NASA

Mais leur existence va à l’encontre d’une grande partie de la sagesse conventionnelle autour des nuages, et le fait qu’ils deviennent de plus en plus courants est un autre signe de la façon dont les humains remodèlent non seulement la planète, mais aussi la haute atmosphère.

Dans l’épisode de mercredi du podcast Unexplainable, nous explorons les mystères autour des nuages ​​et pourquoi ils sont si importants pour notre compréhension de l’avenir de la planète. Les nuages ​​Noctilucent en sont un bon exemple.

Il y a deux énigmes liées sur les nuages ​​nocturnes. La première est la raison pour laquelle ils sont si hauts, dans une couche de l’atmosphère où les ingrédients bruts des nuages ​​sont rares voire inexistants.

Les nuages ​​ont besoin d’humidité condensée autour de minuscules particules pour se former, et il y a de grandes quantités des deux dans la troposphère, la couche de l’atmosphère s’étendant de la surface de la Terre jusqu’à 12 milles de hauteur. Cependant, des nuages ​​nocturnes se forment dans la mésosphère, entre 30 et 50 miles au-dessus de la Terre, où l’air est froid, sec et mince (d’où leur autre nom, les nuages ​​mésosphériques polaires).

Nuages ​​noctilucents, vus de la Station spatiale internationale en orbite à 269 miles au-dessus du Pacifique Sud.

L’autre casse-tête sur ces nuages ​​est leur fréquence. «Depuis 1885, les nuages ​​ont changé et ils ont augmenté au fil du temps», a déclaré Russell. Les solutions à ces deux énigmes découlent très probablement de l’activité humaine.

Les nuages ​​Noctilucent ont été décrits pour la première fois à la fin des années 1800. Certains chercheurs pensent que les premières observations se sont produites peu de temps après l’éruption explosive du volcan Krakatoa en 1883. L’éruption a envoyé de la suie et des cendres haut dans le ciel, où elles ont persisté pendant des années, ombrageant le soleil et créant des couchers de soleil vifs dans le monde entier.

Cette éruption peut également avoir soulevé les minuscules particules à haute altitude nécessaires pour ensemencer des nuages ​​noctilucents.

Mais d’où viennent les aérosols et l’humidité de nos jours?

Photo de nuages ​​noctilucents prise depuis l'ISS le 5 janvier 2013.

La Station spatiale internationale offre un excellent point de vue pour voir les nuages ​​nocturnes aux altitudes où ils se produisent. NASA

Pour répondre à ces questions, les scientifiques ont mené un certain nombre d’expériences. Russell est le principal enquêteur de la mission AIM de la NASA, un satellite qui observe ces nuages ​​à 370 miles au-dessus des pôles de la Terre.

Une autre mission de la NASA connue sous le nom de Super Soaker a lancé une fusée d’Alaska, transportant 485 livres d’eau dans la mésosphère, où elle a explosé dans l’espoir de comprendre les conditions nécessaires pour former des nuages ​​noctilucents. Des chercheurs du CERN ont également étudié si les rayons cosmiques réagissent avec les produits chimiques dans la mésosphère pour créer les particules qui nucléent les nuages.

La recherche est toujours en cours, mais il existe des pistes prometteuses. Il semble y avoir plusieurs sources de particules dans la mésosphère, par exemple. L’un d’eux est les météores qui brûlent dans la haute atmosphère, laissant derrière eux une fine couche de poussière appelée fumée météorique sur laquelle l’humidité peut se répandre pour former des nuages. Mais le taux de météores frappant l’atmosphère n’a pas beaucoup changé au fil des ans.

Photo de l'expérience de nuage Super Soaker de la NASA

Ce laps de temps montre le lancement de l’expérience Super Soaker de la NASA pour créer des nuages ​​noctilucents. Trois fusées ont été lancées avec la mission, deux utilisant des traceurs de vapeur pour suivre le mouvement du vent et une libérant une cartouche d’eau pour ensemencer un nuage mésosphérique polaire. Le faisceau laser vert visible en haut à gauche est le faisceau LIDAR utilisé pour mesurer le nuage artificiel.

Ce qui a augmenté ces dernières décennies, ce sont les lancements de fusées. Lorsqu’elles percent les cieux, les fusées laissent un sillage de gaz d’échappement, de particules et d’eau. «Il est clair que les lancements de fusées peuvent perturber et créer des couches nuageuses qui sont des couches nuageuses noctilucentes», a déclaré Russell.

Quant à l’humidité, elle peut provenir du méthane, un gaz dont les émissions augmentent en raison des activités humaines comme l’agriculture, la dégradation des terres et l’extraction de gaz naturel. Lorsque le méthane atteint des altitudes élevées, il subit une oxydation, où il réagit avec l’oxygène catalysé par la lumière du soleil et se sépare, donnant de l’eau comme l’un de ses produits.

«Pour chaque molécule de méthane qui atteint cette altitude, vous obtenez deux molécules d’eau», a déclaré Russell. «Le méthane est donc une source d’eau essentielle. Et si le méthane augmente dans l’atmosphère, vous pouvez compter sur l’augmentation de la vapeur d’eau dans l’atmosphère. »

Nuages ​​noctilucents sur l'île Macquarie, au sud de l'Australie.

Des nuages ​​noctilucents sont également observés plus près du pôle Sud, comme ces exemples sur l’île Macquarie, au sud de l’Australie.

Les émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles ont également un effet. Le gaz réchauffe la planète en dessous lorsqu’il atteint la basse atmosphère et est le principal moteur du changement climatique. Mais à très haute altitude, comme dans la mésosphère, le dioxyde de carbone peut avoir un effet rafraîchissant net.

L’abaissement de la température dans cette partie de l’atmosphère permet à l’humidité de se condenser plus facilement autour des particules et de former des nuages. Et les concentrations de dioxyde de carbone augmentent dans les parties supérieures de l’atmosphère parallèlement aux augmentations plus proches du sol.

Ainsi, de la pollution par le méthane, aux détritus de l’exploration spatiale, en passant par l’appétit continu de l’humanité pour le charbon et le pétrole, la fréquence croissante des nuages ​​noctilucents est un autre exemple de la façon dont l’activité humaine modifie radicalement notre planète, du sol aux confins les plus éloignés. de l’atmosphère.