Canção magnética da Terra gravada pela primeira vez durante uma tempestade solar

Dados da missão Cluster da ESA forneceram uma gravação da estranha 'canção' 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 tempestade em si 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.

"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.

Canção magnética da Terra durante condições climáticas calmas do espaço

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.

Canção magnética da Terra durante uma tempestade solar

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 questão 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.

Simulação do foreshock da Terra durante condições climáticas calmas do espaço

Antes de chegarem à nossa atmosfera, no entanto, 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.

Simulação do foreshock da Terra durante uma tempestade solar

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 nesse 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 orbitando 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 no Universo."

Notas para editores As primeiras observações do rompimento do campo de ondas do foreshock da Terra durante nuvens magnéticas por L. Turc et al são publicadas em Geophysical Research Letters.

Os arquivos de áudio com a sonificação das medições de cluster estão disponíveis na página Soundcloud da ESA .

Fonte - ESA