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Nesta imagem, a Terra é o ponto à esquerda da imagem e o grande arco ao redor é o choque do arco magnético do nosso planeta. O padrão de turbilhão para a direita é a região do foreshock, onde o vento solar quebra em ondas ao encontrar partículas refletidas do choque do arco. A imagem foi criada usando o modelo Vlasiator, uma simulação em computador desenvolvida na Universidade de Helsinque para estudar a interação magnética da Terra com o vento solar. Crédito: Equipe Vlasiator, Universidade de Helsinque
Dados da missão Cluster da ESA forneceram uma gravação da "canção" misteriosa que a Terra canta quando é atingida por uma tempestade solar.
A música vem de ondas que são geradas no campo magnético da Terra pela colisão da tempestade. A própria tempestade é a erupção de partículas eletricamente carregadas da atmosfera do sol.
Uma equipe liderada por Lucile Turc, um ex-pesquisador da ESA que agora está baseado na Universidade de Helsinque, na Finlândia, fez a descoberta depois de analisar dados do Cluster Science Archive. O arquivo fornece acesso a todos os dados obtidos durante a missão em andamento do Cluster por quase duas décadas.
O cluster consiste em quatro naves espaciais que orbitam a Terra em formação, investigando o ambiente magnético do nosso planeta e sua interação com o vento solar - um fluxo constante de partículas liberadas pelo sol no Sistema Solar.
Como parte de suas órbitas, a sonda Cluster voa repetidamente pelo foreshock , que é a primeira região que as partículas encontram quando uma tempestade solar atinge o nosso planeta. A equipe descobriu que, no início da missão, de 2001 a 2005, a sonda passou por seis dessas colisões, registrando as ondas que foram geradas.
A nova análise mostra que, durante a colisão, o foreshock é acionado para liberar ondas magnéticas muito mais complexas do que se pensava.
As ondas magnéticas medidas pela missão Cluster da ESA no foreshock magnético acima da Terra - a primeira região do ambiente magnético do nosso planeta que as partículas de vento solar encontram - durante as condições meteorológicas calmas do espaço. O vídeo contém uma 'sonificação' das ondas magnéticas no foreshock imperturbável, obtida pela transformação das frequências dessas ondas magnéticas em sinais sonoros. No foreshock imperturbável, os sons são muito baixos e monótonos. Crédito: ESA / Cluster; L. Turc et al. (2019); Áudio: Martin Archer, Universidade Queen Mary de Londres, CC BY-SA 3.0 IGO
"Nosso estudo revela que as tempestades solares modificam profundamente a região do pré-choque", diz Lucile.
Quando as frequências dessas ondas magnéticas são transformadas em sinais sonoros, elas dão origem a uma música estranha que pode lembrar mais os efeitos sonoros de um filme de ficção científica do que um fenômeno natural.
Em tempos calmos, quando nenhuma tempestade solar atinge a Terra, a música tem um tom mais baixo e menos complexo, com uma única frequência dominando a oscilação. Quando uma tempestade solar atinge, a frequência da onda é aproximadamente duplicada, com a frequência precisa das ondas resultantes, dependendo da força do campo magnético na tempestade.
"É como se a tempestade estivesse mudando o ajuste do foreshock", explica Lucile.
E não pára por aí, porque não apenas a frequência da onda muda, mas também se torna muito mais complicada do que a frequência única presente em tempos de silêncio. Quando a tempestade atinge o foreshock, a onda entra em uma complexa rede de diferentes frequências mais altas.
Simulações em computador do foreshock, realizadas usando um modelo chamado Vlasiator, que está sendo desenvolvido na Universidade de Helsinque, demonstram o intrincado padrão de ondas que aparece durante tempestades solares
As mudanças no foreshock têm o poder de afetar a maneira como a tempestade solar é propagada até a superfície da Terra. Embora ainda seja uma pergunta em aberto exatamente como esse processo funciona, é claro que a energia gerada pelas ondas no foreshock não pode escapar de volta ao espaço, pois as ondas são empurradas em direção à Terra pela tempestade solar que chega.
Antes de chegarem à nossa atmosfera, porém, as ondas encontram outra barreira, o choque do arco, que é a região magnética do espaço que retarda as partículas do vento solar antes de colidirem com o campo magnético da Terra. A colisão das ondas magnéticas modifica o comportamento do choque do arco, possivelmente alterando a maneira como processa a energia da tempestade solar que chega .
Por trás do choque do arco, os campos magnéticos da Terra começam a ressoar na frequência das ondas e isso contribui para transmitir a perturbação magnética até o solo. É um processo rápido, levando cerca de dez minutos da onda sendo gerada no foreshock até a energia chegar ao solo.
Lucile e colegas agora estão trabalhando para entender exatamente como essas ondas complexas são geradas.
"Sempre esperamos uma mudança na frequência, mas não no nível de complexidade da onda", acrescenta ela.
Tempestades solares fazem parte do clima espacial. Enquanto o vento solar está sempre soprando, liberações explosivas de energia próximas à superfície do sol geram turbulências e rajadas que eventualmente causam tempestades solares.
A compreensão do clima espacial tornou-se cada vez mais importante para a sociedade devido aos efeitos danosos que as tempestades solares podem ter sobre eletrônicos e tecnologias sensíveis no solo e no espaço. Agora é mais importante do que nunca entender como as perturbações do clima espacial, como tempestades solares, se propagam através do Sistema Solar e descem para a Terra, e a próxima missão da Orbiter Solar da ESA, programada para lançamento em fevereiro de 2020, contribuirá bastante para essas investigações.
Este novo estudo científico baseado na longa missão Cluster fornece outro detalhe desse conhecimento, mas também tem um papel maior a desempenhar na nossa compreensão do universo. Os campos magnéticos são onipresentes e, portanto, o tipo de interação complexa vista no foreshock da Terra pode ocorrer em uma variedade de ambientes cósmicos, incluindo exoplanetas que orbitam perto de sua estrela-mãe, pois seriam imersos em intensos campos magnéticos.
"Este é um excelente exemplo de como o Cluster continua a ampliar nosso conhecimento da conexão sol-Terra, mesmo anos após a obtenção dos dados originais", diz Philippe Escoubet, cientista do projeto da ESA para Cluster.
"Os resultados nos aprofundam nos detalhes das interações magnéticas fundamentais que ocorrem em todo o Universo".
Explorar mais
Mais informações: L. Turc et al. Primeiras observações do rompimento do campo de ondas do foreshock da Terra durante nuvens magnéticas, Geophysical Research Letters . DOI: 10.1029 / 2019GL084437
Informações da revista: Cartas de Pesquisa Geofísica
Fornecido pela Agência Espacial Europeia
Os arquivos de áudio com a sonificação das medições de cluster estão disponíveis na página Soundcloud da ESA: soundcloud.com/esa
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science andthePublic
(SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA (NationalAeronauticsand Space
Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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