Crédito de imagem: NASA
Novas pesquisas indicam que os elétrons podem surfar em ondas magnéticas acionadas pelo vento solar e se acelerar a ponto de causar sérios danos à sonda que orbita a Terra. O processo é resultado da interação entre o campo magnético da Terra e as flutuações na densidade do vento solar. À medida que a densidade do vento solar muda, faz com que as ondas no campo magnético retornem à Terra. Os elétrons podem ser capturados nessas ondulações e navegar de volta à Terra tão rápido que podem danificar eletrônicos delicados no espaço.
Elétrons "matadores" capazes de causar estragos em naves espaciais em órbita podem "surfar" ondas magnéticas acionadas pelo vento solar, de acordo com uma equipe de cientistas espaciais.
A equipe da Universidade de Boston e da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) combinou observações da sonda NASA e NOAA para identificar um fenômeno que explica como o vento solar faz ondas no campo magnético da Terra (magnetosfera). Os elétrons comuns que orbitam a Terra nos cinturões de Van Allen podem andar de skate nas ondas, acelerando para perto da velocidade da luz, com energias 300 a 500 vezes maiores que os elétrons na tela da televisão.
O vento solar é um fluxo de partículas eletricamente carregadas sopradas constantemente do sol. A magnetosfera é uma cavidade formada quando o vento solar encontra o campo magnético da Terra. Quando a densidade do vento solar é alta e se depara com a magnetosfera, a magnetosfera fica comprimida. Quando a densidade do vento é baixa, a magnetosfera se expande. Os pesquisadores descobriram que o vento solar contém estruturas periódicas de alta e baixa densidade, impulsionando uma ação periódica de "respiração" da magnetosfera e a geração global de ondas magnéticas.
Sabe-se que se a frequência dessas ondas corresponder à frequência dos elétrons em movimento no cinto de Van Allen, os elétrons poderão ser acelerados, aumentando significativamente suas energias. O processo é semelhante a um boogboarder pegando uma onda. Alguns elétrons "surfam a onda" e ganham tanta energia que podem danificar naves espaciais caras.
“Se pudermos confirmar isso como um mecanismo significativo para produzir as ondas que aceleram elétrons 'assassinos', os cientistas que usam dados de satélites como Wind podem desenvolver um aviso prévio para os operadores de espaçonaves de que suas espaçonaves podem estar em perigo de exposição excessiva e prejudicial à radiação, ”Disse a Dra. Barbara Giles, cientista do projeto da espaçonave Polar no Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland.
Quando os elétrons se tornam tão energéticos, eles podem penetrar no interior da espaçonave. Uma vez dentro das peças eletrônicas, elas acumulam eletricidade estática que pode causar um curto-circuito em uma parte crítica ou colocar a sonda em um modo operacional ruim.
"O que há de novo e empolgante nessa pesquisa é que as pessoas sempre procuraram mecanismos internos à magnetosfera para gerar essas ondas", disse o Dr. Larry Kepko, associado de pesquisa da Universidade de Boston e principal autor de dois trabalhos sobre essa pesquisa, um publicado na o Journal of Geophysical Research, em junho de 2003, e o outro, em Geophysical Research Letters, em 2002. "Mas aqui encontramos um mecanismo externo - o próprio vento solar".
Os satélites Polar e Vento da NASA, juntamente com o Satélite Ambiental Operacional Geoestacionário da NOAA (GOES), forneceram as principais observações que levaram a equipe a essa conclusão. Polar confirmou que as ondas não são locais, mas globais. O satélite Wind foi a principal fonte para identificar as estruturas de densidade no vento solar que impulsiona a magnetosfera. O GOES forneceu dados sobre a magnetosfera da Terra à medida que aumentava e diminuía de tamanho.
"Nós já sabíamos que o vento solar possui estruturas de densidade e que as ondas magnéticas podem acelerar os elétrons", disse Harlan Spence, professor associado de astronomia da Universidade de Boston e co-autor dos dois trabalhos desta pesquisa. "O que não sabíamos era que as estruturas eólicas solares podem ser periódicas e gerar ondas magnéticas. Essas novas observações podem fornecer um elo perdido entre os dois. ”
A principal fonte dessas estruturas eólicas solares recém-descobertas ainda é um mistério, mas a equipe especula que o Sol possa desempenhar um papel direto. "As variações da densidade do vento solar são parcialmente controladas pelo padrão de reconexão magnética, a torção e o rompimento das linhas de campo magnético na superfície do Sol", diz o Dr. Kepko. “A reconexão que ocorre de maneira sistemática e periódica pode produzir as estruturas de densidade periódica observadas no vento solar. Há alguma evidência de que isso possa estar ocorrendo, mas são necessárias mais pesquisas para estabelecer um vínculo definitivo. ”
Os cinturões de radiação Van Allen foram descobertos em 1958 pelo Dr. James Van Allen e sua equipe na Universidade de Iowa com os Exploradores 1 e 3, os primeiros satélites lançados com sucesso pelos Estados Unidos. São cintos de partículas eletricamente carregadas presas pelo campo magnético da Terra. Como as partículas são eletricamente carregadas (principalmente prótons e elétrons), elas sentem forças magnéticas e são forçadas a espiralar em torno de linhas invisíveis de força magnética que compreendem o campo magnético da Terra. Na verdade, existem duas correias em forma de rosca no sistema Van Allen, uma dentro da outra com a Terra no "buraco" da faixa interna. O cinturão interno, composto de prótons de alta velocidade, está localizado em altitudes entre 430 e 7.500 milhas (cerca de 700 a 12.000 km) acima da Terra. A faixa externa é feita de elétrons de alta velocidade e aparece em altitudes entre 15.500 e 25.000 milhas (cerca de 25.000 a 40.000 km) acima da Terra. Os operadores de espaçonaves tentam evitar órbitas nessas regiões, mas às vezes essas altitudes são melhores para uma missão específica, ou a espaçonave deve passar pelos cinturões durante parte de sua órbita ou escapar completamente da Terra.
Os satélites Polar e Wind da NASA, juntos conhecidos como "Programa Global de Ciências Geoespaciais", são dedicados a ajudar os cientistas a entender como as partículas e a energia do Sol fluem e interagem com o ambiente espacial da Terra.
A NOAA dedica-se a coletar dados sobre os oceanos, a atmosfera, o espaço e o sol. Seu sistema de satélite GOES é o elemento básico para o monitoramento e previsão do tempo nos EUA. O Dr. Howard Singer, da NOAA, é um terceiro co-autor no artigo de 2002 sobre esta pesquisa.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
