Satélites da NASA flagram reconexão magnética pela primeira vez

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.