Um grande mistério sobre o campo magnético da Terra foi solucionado

Pela primeira vez, físicos observaram um processo misterioso chamado reconexão magnética – quando linhas de campos magnéticos opostos se juntam, lançando uma rajada enorme de energia. A descoberta pode nos ajudar a desvendar segredos do clima espacial, e aprender mais sobre os objetos mais estranhos e magnéticos do universo.

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A magnetosfera, um campo magnético invisível ao redor do nosso planeta, é um escudo crítico para a vida na Terra. Ela nos protege de todo tipo de partículas de alta energia emitidas diariamente pelo Sol.

Quando uma rajada particularmente grande de energia solar atinge uma região da magnetosfera chamada magnetopausa, ela ativa o clima espacial. São fenômenos como tempestades geomagnéticas que iluminam os céus do norte e do sul do planeta com auroras, ocasionalmente derrubando nossos satélites e redes de energia.

É fundamental entender melhor o clima espacial, a fim de nos preparar para uma grande tempestade geomagnética – um evento que ocorre uma vez a cada século e que pode literalmente causar uma oscilação global de energia. A reconexão magnética está no cerne desse mistério, explicando tanto a formação de erupções solares, como a forma em que elas interagem com o nosso planeta.

“O processo do clima espacial começa no Sol – a reconexão lá produz ejeções de massa coronal e erupções solares, e isso causa o clima espacial na Terra”, diz James Burch, cientista de clima espacial do Southwest Research Institute (EUA), ao Gizmodo. “Quando o vento solar e suas linhas de campo magnético incorporado colidem com a magnetosfera da Terra a um ângulo alto, então surge uma conexão direta entre o Sol e a Terra.”

Estudo

Agora, pela primeira vez, Burch e seus colegas observaram essa conexão entre o Sol e a Terra em uma escala subatômica, usando dados coletados pela missão Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) da NASA.

Esse laboratório espacial de física consiste em quatro espaçonaves idênticas que voam em forma de pirâmide ao redor da magnetopausa da Terra, coletando informações precisas a cada 30 segundos sobre pequenas partículas com carga elétrica.

Conceito artístico dos satélites MMS. Imagem: Universidade de Maryland

Quase imediatamente após a missão de lançada em março de 2015, pesquisadores começaram a observar a reconexão magnética a uma resolução nunca vista antes. Todos esses detalhes estão em um novo artigo científico publicado na Science.

“Tiramos a sorte grande,” Roy Torbert, da missão MMS, diz em um comunicado. “A nave espacial passou diretamente através de uma região de dissipação eletrônica, e nós pudemos realizar o primeiro experimento físico da história neste ambiente.”

Com a reconexão, acontece uma queda no campo magnético para próximo a zero, e um pico de energia gerado pela aceleração de elétrons. “Percebemos que o processo de reconexão é realmente impulsionado por elétrons”, diz Burch. “Antes, todas as medições tinham sido feitas em escalas muito maiores. Era possível ver os efeitos dramáticos, mas eles são o resultado da reconexão, e não a causa dele.”

Burch e seus colegas estão continuando o estudo de cinco outros casos de reconexão magnética recentemente observados pela MMS, e eles esperam que a missão consiga coletar mais dados nos próximos anos. Além de explicar o clima espacial, a reconexão magnética também pode nos ajudar a entender objetos astronômicos como o magnetar, assim como fortes ambientes magnéticos criados por reatores de fusão.

“A qualidade dos dados do MMS é absolutamente inspiradora,” disse James Drake, um físico da Universidade de Maryland, nos EUA, que também é coautor do estudo. “Não está claro se existirá outra missão parecida com essa algum dia.”

Foto de topo: conceito artístico da magnetosfera da Terra e dos quatro satélites MMS. Imagem: Universidade de Maryland.