Furaco espacial faz chover eltrons sobre a Terra

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 03/03/2021

Furaco espacial

Astrofsicos chineses conseguiram a primeira comprovao observacional da existncia de um ciclone espacial em nosso planeta, uma tempestade ocorrendo na fronteira entre a atmosfera terrestre e o espao aberto, acima do Plo Norte.

Aqui embaixo, os ciclones tropicais – conhecidos como tufes no noroeste do Pacfico e como furaces no nordeste do Pacfico e norte do Atlntico – so caracterizados por um centro de baixa presso, conhecido como olho do furaco, ventos fortes e cisalhamento de fluxo, alm de um arranjo em espiral de nuvens altas com chuvas fortes.

No espao, os astrnomos j documentaram ciclones em Marte, Saturno e Jpiter, semelhantes aos ciclones tropicais na baixa atmosfera terrestre. Tambm existem gases solares girando em formaes monstruosas, nas profundezas da atmosfera do Sol, chamados tornados solares, com larguras de vrios raios terrestres. No entanto, ningum havia ainda documentado um ciclone na alta atmosfera da Terra.

O feito de detectar o primeiro furaco espacial na Terra coube a Qing-He Zhang e uma equipe da Universidade Shandong, na China, depois de uma campanha de observaes da ionosfera e da magnetosfera terrestres, feitos por satlite, bem como de uma modelagem em 3D da magnetosfera.

Esquema da tempestade magntica, batizada de ciclone espacial – ou furaco espacial.
[Imagem: Qing-He Zhang et al. – 10.1038/s41467-021-21459-y]

Ciclone espacial

Assim como um ciclone tropical est associado a uma forte energia e enorme transporte de massa, o ciclone espacial na alta atmosfera da Terra envolve uma forte transferncia de energia entre o vento solar e a magnetosfera, alcanando at a ionosfera da Terra.

A equipe encontrou uma mancha auroral, com formato semelhante a um ciclone, enorme (dimetro acima de 1.000 quilmetros) e de longa durao (cerca de 8 horas), com braos mltiplos e uma tendncia de rotao anti-horria em torno do plo magntico norte.

Essa “aurora ciclnica” apresentava vrias caractersticas que, por similaridade, lhe valeram o nome de ciclone espacial (ou furaco espacial) dado pela equipe:

1. uma forte corrente alinhada ao campo geomagntico ascendente, semelhante a um ponto, mas s vezes com um orifcio no centro;
2. fluxo horizontal zero prximo ao olho do furaco, bem como forte cisalhamento de fluxo em torno das bordas;
3. fluxos ascendentes de ons;
4. eltrons com aumento de cerca de 1.000 graus de temperatura;
5. uma estrutura magntica bipolar negativa para positiva, o que significa uma perturbao circular do campo magntico;
6. acelerao dos eltrons em V invertido, acima de 10 keV;
7. deposio grande e rpida de energia e fluxo para a ionosfera.

Esse ganho de energia, a acelerao dos eltrons e sua deposio em direo superfcie do planeta significa que, essencialmente, o furao espacial faz “chover eltrons” na Terra, com esses “pingos-eltrons” representando uma precipitao de energia muito mais forte do que durante condies tpicas reinantes na magnetosfera terrestre, e equivalentes observada durante supertempestades magnticas, tipicamente induzidas por tempestades solares.

O furaco espacial representa uma transferncia de energia para a Terra at agora desconhecida.
[Imagem: Qing-He Zhang et al. – 10.1038/s41467-021-21459-y]

Tempestade magntica

O furaco espacial essencialmente uma tempestade magntica. Com seus modelos, a equipe conseguiu descrever detalhadamente os fluxos de energia medidos pelos satlites, incluindo as quebras e reconexes das linhas magnticas que permitem o surgimento do fluxo de energia em formato de vrtice – ou ciclone – que se afunila em direo superfcie do planeta, mas sem atingi-la, limitando-se ionosfera.

Dentro do funil, forma-se um campo magntico em espiral, com um fluxo circular e correntes ascendentes alinhadas ao campo geomagntico, que aceleram os eltrons que acabaro se precipitando na ionosfera. esse fluxo afunilado de energia que cria o ponto auroral, com vrios braos. Isso significa que o furaco espacial abre um canal de transferncia rpida de energia do espao para a ionosfera e a termosfera terrestres.

Segundo a equipe, a descoberta e medio desse evento de clima espacial nunca antes observado vai atualizar nossa compreenso do processo de acoplamento do vento solar com a magnetosfera e a ionosfera, mostrando um fluxo de energia que tambm deve ocorrer sob condies geomagnticas calmas.

Alm disso, o furaco espacial levar a importantes previses do clima espacial, como o aumento do arrasto a que os satlites artificiais esto submetidos, distrbios nas comunicaes de rdio de alta frequncia e at aumentos at agora inexplicados dos erros na localizao de radar alm do horizonte.

O prximo passo natural da pesquisa, agora que a existncia do furaco espacial est comprovada, ser descobrir o que causa essas tempestades magnticas.

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