O planeta Terra é cercado por um sistema de campos magnéticos conhecido como magnetosfera. 

Uma ilustração dos impactos da explosão solar em todo o geoespaço. Crédito: Jing Liu.

Este vasto sistema em forma de cometa desvia partículas carregadas vindas do sol, protegendo nosso planeta da radiação de partículas prejudiciais e evitando que o vento solar (isto é, um fluxo de partículas carregadas liberadas da parte superior da atmosfera do Sol) eroda a atmosfera.

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Embora estudos anteriores tenham reunido evidências substanciais dos efeitos que o vento solar pode ter na magnetosfera da Terra, o impacto das explosões solares (ou seja, erupções repentinas de radiação eletromagnética no sol) é mal compreendida. As erupções solares são eventos altamente explosivos que podem durar de alguns minutos a horas e podem ser detectadas por meio de raios-X ou dispositivos ópticos.

Pesquisadores da Universidade de Shandong na China e do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica dos Estados Unidos realizaram recentemente um estudo investigando os efeitos que as explosões solares podem ter na magnetosfera da Terra. Seu artigo, publicado na Nature Physics, oferece uma nova visão valiosa que pode abrir o caminho para uma melhor compreensão da dinâmica geoespacial. O geoespaço, a porção do espaço sideral que está mais próxima da Terra, inclui a alta atmosfera, a ionosfera (ou seja, a parte ionizada da atmosfera) e a magnetosfera.

"A magnetosfera está localizada na região acima da ionosfera e é a região do espaço totalmente ionizada acima de 1000 km do solo", disse o professor Jing Liu, um dos pesquisadores que realizaram o estudo. "A região é cercada pelo vento solar e é afetada e controlada pelo campo magnético terrestre e pelo campo magnético do vento solar."

A magnetosfera é geralmente descrita como a barreira protetora da Terra contra o vento solar e outras partículas solares, pois evita que essas partículas entrem nas outras camadas protetoras do planeta. No entanto, estudos anteriores mostraram que quando a direção do vento solar é oposta ao campo magnético da magnetosfera, as linhas magnéticas dessas duas regiões podem se conectar.” Isso significa que algumas partículas do vento solar podem ser transmitidas diretamente para o espaço ao redor da Terra.

"Nós nos perguntamos: pode o processo de erupção, que é caracterizado por radiação intensificada, não apenas afetar diretamente a ionosfera terrestre, mas também causar distúrbios na magnetosfera como o vento solar?" Disse Liu. "Para responder a esta pergunta, adotamos uma série de conjuntos de dados observacionais, coletados por sistemas globais de navegação por satélite, a rede europeia de radar de espalhamento incoerente, satélites ionosféricos, satélites em órbita lunar e muito mais."

Liu e seus colegas analisaram dados coletados por diferentes dispositivos e satélites durante um evento de explosão solar que ocorreu em 6 de setembro de 2017. Para fazer isso, eles adotaram um modelo numérico geoespacial desenvolvido recentemente no Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica. Este modelo, denominado modelo de termosfera da ionosfera da magnetosfera de alta resolução do espaço-temporal (LTR), reproduz as mudanças desencadeadas por explosões solares no sistema de acoplamento magnetosfera-ionosfera.

Usando o modelo LTR e dados previamente coletados, os pesquisadores foram capazes de desvendar os efeitos da explosão solar na dinâmica magnetosférica e no acoplamento eletrodinâmico entre a magnetosfera e a ionosfera. Mais especificamente, eles observaram um aumento rápido e grande na fotoionização induzida por flare da região polar ionosférica E em altitudes entre 90 e 150 km. O fenômeno observado por Liu e seus colegas parece ter uma série de efeitos na região geoespacial, incluindo um aquecimento Joule (O efeito Joule é um fenômeno físico que consiste na conversão de energia elétrica em calor. Esse fenômeno ocorre quando algum corpo é atravessado por uma corrente elétrica) inferior da atmosfera superior da Terra, uma reconfiguração da convecção da magnetosfera e mudanças na precipitação auroral.

"Demonstramos que os efeitos da explosão solar se estendem por todo o geoespaço via acoplamento eletrodinâmico e não se limitam, como se acreditava, à região atmosférica onde a energia da radiação é absorvida", explicou Liu. "Devido ao processo de acoplamento solar-magnetosfera-ionosfera semelhante em outros planetas parecidos com a Terra, nosso estudo também fornece novas pistas para explorar e compreender os efeitos das explosões solares em outros planetas. Em minhas pesquisas futuras, pretendo estudar os efeitos de flares em planetas com a mesma magnetosfera (como Júpiter, Vênus e Saturno)."

Mais informações: Jing Liu et al. Solar flare effects in the Earth's magnetosphere, Nature Physics (2021). DOI: 10.1038/s41567-021-01203-5

Fonte: Phys