Todos sabemos que tempestades podem causar inundações e danos à infraestruturas. Mas existe um perigo muito maior do que a chuva ou o vento: as intempéries espaciais. Se o planeta fosse atingido por uma tempestade solar gigantesca, nossa tecnologia seria completamente destruída e o planeta mergulharia na escuridão.

“Dependemos da tecnologia, que por sua vez é vulnerável ao clima espacial”, disse Thomas Berger, diretor do Centro de Previsão do Clima Espacial da Administração Atmosférica e Oceânica Nacional (ou NOAA, sigla para National Oceanic and Atmospheric Administration) dos EUA. Ele disse ao Gizmodo que “se nós fôssemos atingidos por uma tempestade de grande escala, seria bem difícil nos reerguer.”

“Tempestade solar” é um termo genérico para descrever uma série de coisas que o Sol envia para a Terra, entre elas raios-x, partículas carregadas e plasma magnetizado. A última grande tempestade solar atingiu a Terra na metade do século 19, mas os cientistas especializados em clima espacial temem que outra tempestade esteja por vir.

Explosões solares

Uma tempestade solar costuma começar com algumas explosões solares — estouros gigantes na superfície do sol que liberam energia e partículas no espaço. Explosões pequenas de classe C acontecem o tempo todo e são fracas demais para afetar a Terra, e explosões médias classe M podem gerar algumas falhas nas ondas de rádio. Já as explosões classe X, as maiores explosões existentes no sistema solar, podem liberar o equivalente à energia de um bilhão de bombas de hidrogênio. Essas erupções acontecem raramente, mas quando elas acontecem, geram um espetáculo de proporções épicas.

Uma das explosões solares mais poderosas já mensurada com instrumentos modernos ocorreu durante um pico de atividade solar em 2003. A explosão era tão grande que chegou a sobrecarregar os sensores dos satélites, que registraram um nível X-28 (28 vezes maior do que uma explosão X-1, que por sua vez é 10 vezes maior do que uma explosão M1). Vejam o tamanho da explosão:

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O satélite do Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) capturou essa explosão solar épica em 2003. Crédito da imagem: ESA / NASA – SOHO

Apesar das explosões serem observadas há mais de um século, os cientistas ainda não conhecem sua causa. Tudo que sabemos é que essas explosões estão ligadas às disrupções no poderoso campo magnético do Sol, que oscila ao longo dos ciclos solares, cuja duração média é de 11 anos.

“Tempestades solares surgem a partir de forças magnéticas que explodem na superfície do Sol”, explica o especialista em clima espacial Joe Gurman, que falou com o Gizmodo do Centro Espacial Goddard da NASA. “Nós chamamos essas áreas de regiões ativas, ou manchas solares. Quando essas manchas ficam grandes e assustadoras, sabemos que o campo magnético está mudando rapidamente. Essas mudanças no campo magnético parecem ser a causa — ou uma das causas — da atividade solar.”

Uma explosão média ou grande mandaria ondas de radiação de alta energia — raios x e luz ultravioleta — diretamente para a Terra. Esse tipo de radiação é poderosa o suficiente para arrancar elétrons de átomos. E é exatamente isso que elas começam a fazer quando atingem a camada superior da nossa atmosfera, conhecida como ionosfera. Em poucas palavras, o céu é atingido por um pulso eletromagnético gigantesco. Mas de acordo com Berger, mesmo as maiores explosões solares não causam muitos danos aos seres humanos.

“Esse pulso eletromagnético atinge a ionosfera, se expandindo a partir daí”, disse Berger. “Mas as explosões solares não causam muitos danos à tecnologia.”

Com exceção do rádio. Quando a atmosfera fica muito carregada, os sinais de rádio entre a Terra e os satélites são bloqueados.

“As radiocomunicações podem ser afetadas”, acrescentou Berger. “As ondas trans-horizonte também sofrem danos. Quando os aviões estão voando entre os pólos, a única forma de se comunicar com os centros de controle é através de ondas de rádio de alta frequência que quicam entre os continentes. Mas essas explosões só atrapalham essas tecnologias por alguns minutos, no máximo algumas horas.”

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Uma explosão classe-X capturada pela NASA no dia 6 de março de 2012. Crédito: NASA Goddard Spaceflight Center / Flickr

Nós não temos nenhuma forma de prever explosões solares; elas atingem a Terra rápido demais para que o NOAA avise as companhias aéreas antecipadamente (a luz do sol demora cerca de oito minutos para chegar até nós).

“A única coisa que podemos fazer é emitir um alerta quando vemos alguma explosão”, disse Berger. “As companhias aéreas se preocupam muito com os efeitos dessas explosões nas comunicações de alta frequência, e quando uma explosão muito grande acontece, elas chegam a cancelar alguns voos.”

A menos que você trabalhe numa empresa aérea, não é preciso se preocupar muito com essas explosões. Mesmo assim, não se esqueça de dar uma olhada nas imagens incríveis do Observatório de Dinâmicas Solares.

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Partículas carregadas

Alguns minutos ou horas após uma explosão solar atingir a atmosfera, uma onda de partículas carregadas — elétrons e prótons — atinge a Terra. Elas bombardeiam a magnetosfera, uma camada protetora criada pelo campo magnético que cerca a Terra. “De tempos em tempos, nós percebemos que os níveis de radiação subiram, o que indica que as partículas estão colidindo com a órbita terrestre”, disse Berger.

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As partículas carregadas na atmosfera da Terra geram as auroras boreais. Créditot: Adam Woodworth

Ocasionalmente, um grande pulso de partículas carregadas atinge satélites em órbita, danificando seus equipamentos. Além disso, a radiação emitida por essas partículas é um grande risco para a saúde humana.

“Na Estação Espacial Internacional, as partículas energéticas são uma grande preocupação”, disse Gurman. “Se algum dia nós colonizarmos o espaço, teremos que nos preocupar com elas.”

Para todos os efeitos, a radiação é neutralizada pela magnetosfera e pela atmosfera. É o que acontece em seguida que merece atenção.

Ejeções de massa coronal

Em alguns casos, as explosões solares vêm acompanhadas de uma nuvem gigante de plasma magnetizado, que é lançada imediatamente no espaço. Essa nuvem é chamada de ejeção de massa coronal (CME, na sigla original). As CMEs são um fenômeno solar mais lento, levando entre 12 horas a vários dias para atingir a Terra. Elas também são, de longe, o fenômeno solar mais perigoso.

Felizmente, as CMEs são lentas, o que nos dá um pouco mais de tempo para prevê-las. Para tanto, os cientistas examinam imagens do Sol tiradas pelos satélites SOHO e STEREO. Quando algum observatório nota uma movimentação maior, o NOAA entra em ação.

Berger explica o que acontece em seguida: “Quando vemos alguma atividade solar vindo em direção à Terra, emitimos um sinal. Se essa atividade for uma CME grande que poderia prejudicar a Terra, nós acionamos um estado de alerta.”

As CMEs vêm direto do Sol, e as chances delas atingirem a Terra são poucas. Caso uma CME esteja em rota de colisão com a Terra, ela atingirá primeiramente o satélite ACE da NASA, localizado no ponto L1 Lagrange, a cerca de um milhão de milhas (um pouco mais do que 1,6 milhão de quilômetros) da Terra. Entre 30 e 60 minutos depois dessa colisão, uma nuvem de plasma cairá sobre nossas cabeças, interagindo com a magnetosfera e gerando uma tempestade geomagnética.

É aí que começam os problemas na rede elétrica.

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Ilustração de um vento solar colidindo com com a magnetosfera da Terra. Crédito: NASA / Wikimedia

“Esse impacto gera enormes correntes elétricas na atmosfera superior da Terra”, disse Berger. “Se o solo for muito condutivo, essas correntes elétricas podem ser transmitidas pelas estações elétricas e incorporadas à rede de abastecimento”. Essa é uma péssima notícia, já que “nossa rede elétrica não foi criada para suportar correntes elétricas dessa magnitude”.

A força das tempestadas geomagnéticas é mensurada em “tempo de perturbação de tempestade”, ou Dst, que basicamente descreve o quanto uma CME afeta o campo magnético da Terra. Tempestades comuns, que originam a aurora boreal e não têm nenhum grande impacto, geram cerca de Dst = -50 nT (nanoTeslas). A pior tempestada geomagnética da era espacial, que derrubou a transmissão elétrica de todo o Quebec em março de 1989, gerou um Dst de -600 nT.

Mas mesmo a tempestade de 1989 parece ridícula em comparação com o evento Carrington, uma tempestade geomagnética que atingiu a Terra há 156 anos atrás. Na época, os danos foram poucos. Mas hoje, uma tempestade dessa magnitude poderia ter resultados desastrosos.

Tempestades monstruosas

O evento Carrington, ocorrido em setembro de 1859, recebeu esse nome em homenagem a Richard Carrington, astrônomo inglês que viu a tempestade com seu próprios olhos. Nos dias seguintes à observação de Carrington, uma série de CMEs poderosas atingiram a Terra, gerando auroras boreais até em Cuba. As descargas elétricas eletrocutaram linhas de telégrafo, deram choques em técnicos, incendiaram telégrafos e causaram um caos na indústria de comunicação.

Estimativas modernas sugerem que a força dessa tempestade ficava entre Dst = -800 nT e -1750 nT.

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As coisas ficarão bem sombrias na próxima vez em que uma tempestade desse tamanho nos atingir. Crédito: NASA Earth Observatory

A sociedade humana depende muito mais da eletricidade do que há 156 anos atrás. Berger acrescenta que hoje nós temos gasodutos, redes de eletricidade e muitas outras tecnologias que dependem da condução elétrica. Então o que aconteceria caso nós fôssemos atingido por outra tempestade desse tamanho? Para começar, quase todos os aspectos da vida moderna seriam prejudicados, de acordo com um relatório da Academia Nacional de Ciências dos EUA.

As descargas elétricas induzidas pelas grandes tempestades geomagnéticas poderiam derretar os fios de cobre dos transformadores que controlam os sistemas de distribuição de eletricidade. Se isso acontecer, nós ficaremos sujeitos a grandes apagões. E como nossa rede elétrica é interconectada, os efeitos desses apagões poderiam se espalhar por todo o mundo.

1397170799936491333Um mapa mostrando a capacidade de cada transformador sob risco na ocasião de uma perturbação geomagnética de 4800 nT/min. Regiões com uma alta porcentagem de redes em risco poderiam sofrer com apagões que durariam anos. Crédito: J. Keppenman, Metatech Corp

É difícil explicar o quanto esse desastre afetaria nossas vidas. Todas as luzes se apagariam, assim como a internet e qualquer outra tecnologia conectada à eletricidade. Em lugares onde o suprimento de água é feito eletronicamente — como ocorre na maioria das cidades modernas — o sistema hidráulico pararia de funcionar. O aquecimento e o ar condicionado pifariam. Comidas perecíveis e remédios estragariam. Caixas de bancos se tornariam inúteis. Bombas de gasolina parariam de funcionar. E assim por diante.

O GPS também pararia de funcionar. Grunman diz que “O sistema de GPS depende de um timing muito preciso entre os sinais que ligam dois pontos, como o satélite e seu telefone. Quando nós disparamos um bando de partículas energéticas na atmosfera, o GPS é afetado. O que é muito assustador, considerando que os antigos sistemas de localização foram todos substituídos pelo GPS.”

Alguns desses efeitos poderiam durar anos, e o planeta inteiro seria afetado. “O campo magnético do planeta mudaria, então a Terra inteira seria afetada”, disse Berger.

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Crédito: Shutterstock

É difícil imaginar as consequências sociais de bilhões de humanos viciados em eletricidade sendo subitamente desconectados, mas algo é certo: os resultados não seriam nada bonitos. Uma das certezas é que o impacto econômico seria enorme. O relatório da National Academies estima que uma tempestade como a de 1859 poderia gerar um prejuízo de mais de US$2 trilhões — 20 vezes mais do que os prejuízos causados pelo Furacão Katrina.

É importante manter em mente que nós não estamos falando sobre uma situação completamente hipotética. Na verdade, em julho de 2012, uma CME gigantesca passou perto da órbita da Terra. O evento, detectado pelo satélite STEREO-A da NASA, tinha um Dst de -1200 nT — comparável ao evento Carrington.

“Se a tempestade solar tivesse nos acertado, nós ainda estariamos catando os pedacinhos da nossa civilização”, Daniel Baker, um cientista de clima espacial da Universidade do Colorado, disse à NASA em 2014. “Quantas outras tempestades dessa escala passaram direto pela Terra e por nossos sistemas de detecção espaciais? Essa é uma questão importantíssima, e que precisa de respostas.”

E agora?

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Com alguma sorte, talvez nós consigamos criar algumas políticas de prevenção antes que o tecno-apocalipse nos atinja. Crédito: Shutterstock

Graças ao crescente exército de observatórios do clima espacial, nós estamos muito mais aptos a detectar CMEs do que há 20 anos atrás. Mesmo assim, a maioria dos especialistas em clima espacial concorda que se uma tempestade solar nos atingisse hoje, nós estariamos bem encrencados. Mas nós estamos tentando mudar isso.

O Departamento de Ciência e Tecnologia da Casa Branca criou uma força-tarefa para explorar possíveis respostas à tempestades extremas. Berger disse que a Casa Branca irá anunciar sua nova estratégia de clima espacial em outubro. Uma das principais mensagens do documento é que os EUA precisam “se preparar”.

Berger não pôde comentar os detalhes dessa nova estratégia, mas ele chegou a comentar que o documento está cheio de recomendações sobre fornecedores de eletricidade. (Atualmente, as empresas de energia tendem a responder a avisos de tempestades solares desviando a distribuição de energia entre vários transformadores.)

Enquanto isso, o que os terráqueos preocupados com o clima espacial podem fazer? A maior parte das recomendações também se aplicam a outros desastres. Construa seu próprio kit de emergência. Crie um plano para entrar em contato com seus entes queridos caso os telefones parem de funcionar. Mantenha seu tanque com pelo menos metade da capacidade de gasolina. Tenha baterias extras sempre à mão, ou compre um carregador solar ou manual. Faça um back up de todos os seus dados. Tenha vários pés-de-cabra — ops, engano meu, nós não estamos falando sobre o apocalipse zumbi.

E é claro, mantenha-se a par dos últimos avisos de tempestades solares no NOAA’s Space Weather Prediction Center.

Fontes: NOAA Space Weather Prediction Center, NASA Solar Dynamics Observatory, “Solar Flares: What does it take to be X-Class?”, “Observations of an extreme storm in interplanetary space caused by successive coronal mass ejections”, “A massive solar eruptive event in July 2012: Defining extreme space weather scenarios”, “Severe space weather events: Understanding the societal and economic impacts”