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Pela primeira vez, uma frota de satélites da NASA conseguiu testemunhar as misteriosas reconexões magnéticas, ocasionadas pelas interações entre os campos da Terra e do Sol e que colocam em risco satélites, espaçonaves e astronautas.
O fenômeno permitiu a agência espacial norte-americana entender o que são as perigosas explosões solares. A descoberta foi feita por meio da missão Magnetospheric Multiscale, que lançou quatro naves na magnetosfera, uma bolha de plasma que controla o campo magnético da Terra.
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Plasma é o material do qual as estrelas são formadas e um dos mais abundantes no universo e composto, aproximadamente, do mesmo número de partículas positivamente e negativamente carregadas. Em sua forma simples, compõe um sexto do universo, sendo o resto ocupado pela misteriosa massa negra.
O plasma é geralmente permeado por campos magnéticos enfileirados. Quando um campo encontra outro cujas linhas magnéticas estejam orientadas em outra direção, eles se chocam, quebram e se reconectam, convertendo parte da energia magnética em calor e energia cinética. São esses choques que acontecem quando o plasma do Sol colide com a magnetosfera da Terra.
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“Imagine dois trens viajando um na direção do outro em linhas separadas. De repente, eles mudam para os mesmos trilhos”, disse o professor James Drake, da Universidade de Maryland. “Cada uma das linhas representa um campo magnético. A união delas representa uma reconexão que libera energia.”
Reconexão magnética
Explosões magnéticas podem gerar impactos na Terra. Podem desencadear, por exemplo, erupções solares e ejeções de massa coronal, grandes erupções de gás ionizado a alta temperatura. Estes eventos podem não só gerar auroras boreais espetaculares, como também tempestades geomagnéticas.
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Em 1989, um desses fenômenos deixou toda a província de Quebec, no Canadá, no escuro. Transformadores foram queimados em toda a costa nordeste da América da Norte. Em 1859, a super-tempestade solar, conhecida como Carrington, foi 10 vezes mais forte. Estudos mostram que se uma tempestade solar desta magnitude acontecesse hoje, provavelmente causaria problemas grandes e generalizados para a civilização humana moderna, que é muito dependente de energia elétrica.
“Com as nossas descobertas, podemos oferecer melhores previsões dos fenômenos solares”, disse James Burch, físico espacial no Instituto de Pesquisas Southwest, no Texas.
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As reconexões magnéticas podem também ajudar nos estudos com uso de reatores de fusão nuclear, que recriam o poder que o Sol e outras estrelas têm sob a Terra. Esses reatores usam campos magnéticos para confinar e aquecer o plasma até o ponto da fusão nuclear. “Se conseguirmos fazer isso, o problema da energia no mundo seria resolvido”, disse Burch.
Uma das principais razões pela qual a fusão nuclear não funciona é o momento da reconexão, que ocasiona uma queda na temperatura dos elétrons abaixo da necessária para atingir a fusão.
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Os cientistas querem apontar exatamente em que momento acontece a reconexão, que, até agora, só haviam conseguido ver em laboratório. A missão da NASA foi a primeira dedicada a descobrir como funciona este fenômeno não somente na Terra, como também no Sol e em outras estrelas do universo.
“Estudamos a teoria e simulamos tudo em supercomputadores, mas até agora não sabíamos o que controlava a conversão de energia magnética em cinética”, disse Burch. “A missão transformou a magnetosfera em um laboratório gigante.”
A missão
A missão foi composta de quatro naves satélites movidas à energia solar, cada uma equipada com 11 instrumentos de precisão e 25 sensores, os mais rápidos já desenvolvidos pela NASA.
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A reconexão magnética é um fenômeno extremamente rápido que dispara prótons e elétrons. Pesquisas já haviam analisado a movimentação dos prótons durante a reconexão, mas agora a observação da NASA captura o movimento dos elétrons.
“Já haviam várias teorias sobre o movimento dos elétrons, mas essa foi a primeira vez em que conseguimos provas do que acontece”, disse Jonathan Eastwood, da Escola Imperial de Londres.
A frota espacial examinou o movimento em uma escala de minutos e observou que a velocidade dos elétrons é muito maior que a imaginada.
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Para que a reconexão ocorra, o plasma precisa ser desmagnetizado. A última etapa do evento acontece em uma pequena porção de espaço conhecida como a região de dissipação de elétrons. A frota passou exatamente através desta área.
Os dados recolhidos mostram que o campo magnético cai quase até a zero neste momento, com os íons voando em direções opostas, elétrons acelerados e uma forte corrente elétrica.
O ponto-chave da reconexão, os pesquisadores descobriram, é um pico de eletricidade gerada por elétrons. A frota também percebeu que a região de dissipação de elétrons acelera rapidamente em direção às novas linhas do campo magnético abertas durante a reconexão.
“Esses dados abriram uma janela de possibilidades para o que acontece nos lugares em que a reconexão ocorre”, disse Burch.
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Ainda é um mistério, no entanto, como os campos elétricos são gerados durante a reconexão magnética. “Temos muitas teorias, mas precisamos que as espaçonaves retornem para coletar o máximo de dados possível.”
A missão está em sua primeira fase, com a frota voando sob a face iluminada da Terra. A segunda parte acontecerá durante a noite, quando o material solar ainda está sob a atmosfera. A reconexão magnética no lado escuro da Terra tende a ser mais explosiva, segundo os pesquisadores.
