Tempestade Solar
Tendo em vista os diversos alertas e notícias falsas sobre tragédias a ocorrer no ano de 2012 alegando o suposto ‘fim do calendário Maia‘, estamos postando uma série de artigos para desmistificar esses cenários apocalípticos impossíveis. Esse é o sexto artigo que fala sobre a terrível tempestade Solar assassina prevista pelos profetas do apocalipse a acontecer em 2012.
Nós poderemos assistir a um descomunal espetáculo de fogos de artifício em 2012. O Sol se aproximará do seu pico no ciclo solar de 11 anos, conhecido como “máximo solar“, então devemos esperar uma grande atividade solar. Algumas previsões colocam o máximo do Ciclo Solar 24 como até mais energético que os últimos máximos solares de 2002 e 2003 (lembra-se das explosões de classe X quebrando recordes em 2003?). Os físicos solares estão entusiasmados com este novo ciclo e novos métodos de previsão têm sido colocados em uso. Deveríamos preocupar-nos?
Diferentemente dos muitos cenários do apocalipse que apresentamos aqui sobre o final do mundo baseado nas profecias Maias para o ano 2012, na realidade este cenário tem alguma base científica. Além disso, pode eventualmente até existir alguma correlação entre o ciclo solar de 11 anos e os ciclos temporais vistos no calendário Maia. Será que esta antiga civilização conseguiu compreender que os pólos magnéticos do Sol sofrem inversão de polaridade a cada década? Além disso, alguns textos religiosos dizem que o dia do ‘Fim do Mundo‘ implicará em uma grande quantidade de fogo e enxofre. Pelo que parece, a expectativa é que vamos mesmo morrer assados vivos por nossa própria estrela em 21 de dezembro de 2012!
Antes de passarmos direto para as conclusões sobre esse tema, daremos um passo atrás e vamos meditar sobre tudo isto. Assim como as demais formas nas quais o mundo terminará em 2012, a possibilidade de que o Sol expulse uma descomunal tempestade solar daninha até a Terra tem sido bastante atraente para os profetas do apocalipse. Todavia, olhando para o que realmente ocorre durante um evento de explosões solares dirigidas até nosso planeta, nós constatamos que na verdade a Terra tem estado muito bem protegida da fúria solar. Todavia, alguns satélites artificiais não estarão a salvo…
A Terra tem evoluído ao longo das eras, por bilhões de anos, rodeada por um ambiente altamente radioativo. O Sol lança constantemente partículas de alta energia, a partir da sua superfície dominada pelo magnetismo, através do vento solar. Durante o máximo solar (quando o Sol está em sua etapa mais ativa no ciclo solar que dura, em média, 11 anos), a Terra pode ter o infortúnio de estar na mira de uma explosão com a energia equivalente a 100 bilhões de vezes a bomba de Hiroshima na II Guerra Mundial. Esta explosão é conhecida como tempestade solar e seus efeitos podem causar alguns problemas aqui na Terra.
Antes de revermos aqui os efeitos colaterais na Terra, vamos analisar o comportamento do Sol e compreender as razões dele se enfurecer tanto cada 11 anos, nos períodos de “máximo solar“.
Primeiro e o mais importante: o Sol tem um ciclo natural de aproximadamente 11 anos (podendo variar ± 2 anos). Durante o tempo de vida de cada ciclo, as linhas de campo magnético do Sol são arrastadas ao redor do corpo solar mediante uma rotação diferenciada no equador solar. Isto significa que o equador solar gira mais rapidamente que os pólos magnéticos. Conforme isto prossegue, o plasma solar arrasta as linhas de campo magnético ao redor do Sol, provocando tensão e acumulando energia (ilustrado na figura acima). Conforme aumenta a energia magnética, formam-se ondas no fluxo magnético, forçando-as mover-se até a superfície. Estas ondas são conhecidas como bolhas coronais, as quais se fazem mais numerosas durante os períodos de pico solar.
Aqui entram em jogo as manchas solares. Conforme as bolhas coronais continuam surgindo na superfície, as manchas solares aparecem também, situadas na base das bolhas. As bolhas coronais têm o efeito de empurrar as camadas mais quentes da superfície do Sol (a fotosfera e a cromosfera) para os lados, expondo a zona de convecção mais fria (as razões de porque a superfície solar e a atmosfera estão mais quentes que o interior se deve o fenômeno de aquecimento da corona). Conforme a energia magnética se acumula, pode-se esperar que cada vez maior fluxo magnético seja forçado a unir-se. Aqui é onde tem lugar o fenômeno de re-conexão magnética.
A re-conexão é o gatilho do acionamento de explosões solares de diversos tamanhos. Tal e como já explicado em outro artigo da Universe Today (”Fluxos coronais quentes podem ser a chave para as explosões solares“), as explosões solares variam desde as “nano tempestades” até as “explosões da classe-X” que são os eventos solares mais energéticos. Calcula-se que as maiores explosões solares podem gerar a energia de 100 bilhões de explosões atômicas, mas não deixe que este número o preocupe. Para começar, estas explosões têm lugar na corona baixa, próxima da superfície solar, ou seja, há quase 150 milhões de quilômetros de distância (1 UA – Unidade Astronômica). A Terra não está nem ao menos perto dessas erupções.
Quando as linhas de campo magnético solar liberam uma enorme quantidade de energia, o plasma solar se acelera e fica confinado dentro do ambiente magnético (o plasma solar é formado de partículas superaquecidas iônicas como prótons, elétrons e alguns elementos leves como os núcleos de Hélio). Quando as partículas do plasma interagem, raios-X podem ser gerados se as condições necessárias estão adequadas, tornando-se possível o evento denominado bremsstrahlung. (O bremsstrahlung tem lugar quando as partículas carregadas interagem, dando como resultado uma emissão de raios-X). Isto pode criar uma tempestade de raios-X (ou rajadas de Raios-X).
Super Tempestade Solar
O problema com as rajadas de raios-X
O maior problema com uma rajada de raios-X é que temos bem pouco tempo de aviso prévio para detectar quando esse evento irá acontecer, uma vez que os raios-X viajam na velocidade da luz (na imagem acima temos uma rajada que quebrou recordes em 2003). Os raios-X de uma tempestade de classe-X alcançam a Terra em cerca de oito minutos. Quando os raios-X impactam nossa atmosfera, estes são absorvidos pela camada mais externa, conhecida como ionosfera. Como já se pode deduzir por esse nome, esta é uma camada altamente carregada e reativa, repleta de íons (núcleos atômicos e elétrons livres).
Durante eventos solares tão potentes, os índices de ionização entre os raios-X e os gases atmosféricos se incrementam nas camadas D e E da ionosfera. Isto provoca um aumento súbito na produção de elétrons nestas camadas. Estes elétrons podem causar interferências na passagem das ondas de rádio através da atmosfera, absorvendo os sinais de rádio de onda curta (os da faixa de freqüência alta), bloqueando possivelmente as comunicações globais. Estes eventos são conhecidos como “Perturbações Ionosféricas Súbitas” (SID – “Sudden Ionospheric Disturbances“) e são comuns durante os períodos de alta atividade solar. É interessante apontar que o incremento na densidade de elétrons durante uma SID reforça a propagação das ondas de rádio de Muito Baixa Freqüência (VLF), um fenômeno que os cientistas usam para medir a intensidade dos raios-X que procedem do Sol.
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Ejeção de Massa Coronal Solar (CME)
Ejeções da massa coronal?
As emissões de explosões solares de raios-X são só uma parte da história. Se as condições são adequadas, pode ser produzida uma ejeção de massa coronal (CME – “coronal mass ejection“) na área da tempestade (embora esses fenômenos possam ocorrer de forma independente). As CMEs são mais lentas que os raios-X em sua propagação, mas seus efeitos globais aqui na Terra podem ser mais problemáticos. As CMEs não viajam a velocidade da luz, mas ainda assim viajam bem rápido. As CMEs podem chegar a uma velocidade de 3,2 milhões de km/h, o que significa que podem alcançar-nos em até 48 horas (1 UA ≈ 149,6 milhões de km).
Aqui é onde se põe grande parte do esforço na previsão do clima espacial. Temos uma legítima frota de naves situadas entre a Terra e o Sol no Ponto de Lagrange Terra-Sol (L1) com sensores a bordo para medir a energia e intensidade do vento solar. Quando uma CME passa através de sua posição, podem-se medir diretamente as partículas energéticas e os campos magnéticos interplanetários (CMI). Uma missão conhecida como Explorador de Composição Avançado (ACE – Advanced Composition Explorer) orbita no ponto de Lagrange L1 e proporciona aos cientistas com 1 hora de antecedência informes sobre a situação da aproximação de uma CME. ACE forma parceria com o Observatório Heliosférico e Solar (SOHO – SOlar and Heliospheric Observatory) e com o Observatório de Relações Solares e Terrestres (STEREO – Solar TErrestrial RElations Observatory). Assim as CMEs podem ser rastreadas desde a corona inferior até o espaço interplanetário, através do ponto L1 até a Terra. Estas missões solares estão trabalhando ativamente juntas para proporcionar as agências espaciais previsões antecipadas sobre uma CME dirigida contra a Terra.
Então, o que acontece se uma CME alcança a Terra? Para começar, grande parte do impacto depende da configuração magnética do CMI (desde o Sol) e do campo geomagnético da Terra (a magnetosfera). Em geral, se ambos estão alinhados com suas polaridades apontando na mesma direção, é altamente provável que a CME seja repelida pela magnetosfera. Neste caso, a CME se deslizará sobre a Terra, provocando algumas mudanças de pressão e distorção na magnetosfera, mas de qualquer forma a CME será defletida sem maiores problemas. Entretando, se as linhas dos campos magnéticos do CMI e da magnetosfera estão em uma configuração antiparalela (quero dizer: as polaridades magnéticas estão em direções opostas), pode então ocorrer uma re-conexão magnética nas bordas da magnetosfera. Neste evento, o CMI e a magnetosfera se fundem, conectando o campo magnético terrestre com o do Sol. É isto que nos proporciona um dos eventos mais inspiradores da natureza: as auroras polares.
Satélites em Perigo
Quando o campo magnético de uma CME conecta com o da Terra, são injetadas partículas de alta energia na magnetosfera. Devido à pressão do vento solar, as linhas de campo magnético do Sol se centrarão na Terra, curvando-se atrás do nosso planeta. As partículas injetadas no “lado diurno” serão canalizadas para as regiões polares da Terra interagindo com nossa atmosfera e gerando a luz através das auroras. Durante esta época, o Cinturão de Van Allen ficará “super carregado eletricamente”, criando uma região ao redor da Terra que pode causar problemas tanto aos astronautas desprotegidos como nos satélites sem escudos. Para mais detalhes, leia: “Radiation Sickness, Cellular Damage and Increased Cancer Risk for Long-term Missions to Mars“, “New Transistor Could Side-Step Space Radiation Problem.” e Viagem até Marte? Cuidado com os raios cósmicos!
Como se não fosse o bastante essa radiação do Cinturão de Van Allen, os satélites poderiam sucumbir-se à ameaça de uma atmosfera em expansão. Como seria de esperar, se o Sol golpear a Terra com raios-X e CMEs, haverá um aquecimento inevitável e uma expansão global da atmosfera, possivelmente invadindo as altitudes orbitais dos satélites. Se os controladores das agências espaciais não ficarem atentos, o efeito de aero frenagem sobre os satélites poderá provocar a sua desaceleração e conseqüente queda. Lembro que o processo de aero frenagem tem sido usado de forma extensiva como uma ferramenta de vôo espacial para frear as naves quando são postas em órbita ao redor de outro planeta. Assim isto terá um efeito adverso sobre os satélites que orbitam a Terra uma vez que uma diminuição imprevista na velocidade orbital poderá provocar a sua reentrada indesejável na atmosfera.
Terra vista do espaço
Também sentimos os efeitos no solo
Embora os satélites estejam na linha de frente, se ocorrer um poderoso aumento na quantidade de partículas energéticas que entram na atmosfera, poderemos sentir os efeitos adversos aqui sobre a Terra também. Devido à geração de raios-X a partir dos elétrons da ionosfera, algumas formas de comunicação podem entrecortar-se (ou serem eliminadas por completo), mas isto não é tudo que pode acontecer. Nas regiões em latitudes particularmente altas, uma vasta corrente elétrica, conhecida como “electrojet“, pode formar-se na ionosfera graças a estas partículas entrantes, uma vez que uma corrente elétrica advém de um campo magnético. Dependendo da intensidade da tormenta solar, as correntes elétricas podem ser induzidas aqui no solo, sobrecarregando eventualmente as redes elétricas globais. Em 13 de março de 1989, seis milhões de pessoas sofreram um apagão na região de Quebec no Canadá depois de um enorme aumento na atividade solar causado por correntes induzidas no terreno. Quebec ficou paralisada durante nove horas enquanto seus engenheiros trabalhavam na solução do problema.
Erupção estrelar
Pode nosso Sol produzir uma tempestade assassina?
A resposta curta a esta pergunta é “não“.
A resposta longa para essa questão é um pouco mais elaborada. Embora uma tempestade solar dirigida diretamente contra nós, possa provocar problemas secundários tais como danos nos satélites, lesões em astronautas sem proteção e eventuais apagões, a tempestade em si não é bastante potente para ‘destruir’ a Terra, e certamente, não em 2012. Acrescento que, em futuro distante, quando o Sol comece a esgotar seu hidrogênio do núcleo e se converta em uma gigante vermelha, iremos ter um verdadeiro inferno no planeta Terra, mas isso só ocorrerá dentro de 5 ou mais bilhões de anos. Existe contudo até a probabilidade remota de que várias explosões de classe-X sucessivas sejam lançadas pelo Sol e por pura má sorte uma série de CMEs nos impactem conjuntamente com explosões de raios-X, mas tal nunca será bastante potente como para superar nossa magnetosfera, ionosfera e a grossa atmosfera abaixo que nos protege há bilhões de anos.
Diferentemente do nosso Sol, que é bem pacato, as explosões solares “assassinas” têm sido observadas em outras estrelas. Em 2006, o observatório Swift da NASA viu a maior tempestade solar jamais observada há 135 anos luz de distância. Com uma liberação de energia estimada em 50 quadrilhões (milhões de trilhões) de bombas atômicas, uma tempestade como a de II Pegasi haveria aniquilado a maior parte da vida na Terra se nosso Sol tivesse disparado tal tormento. Obviamente, nosso Sol não é uma II Pegasi. II Pegasi é uma violenta gigante vermelha com uma companheira binária em uma órbita muito próxima. Acredita-se que a interação gravitacional com sua companheira binária além do fato de que II Pegasi é uma gigante vermelha são as causas desta tempestade energética descomunal.
Os profetas do apocalipse gostam de apontar o Sol como uma possível fonte assassina para a Terra, mas o fato é que nosso Sol é uma estrela muito estável. Não possui uma binária companheira (como II Pegasi), tem um ciclo conhecido (de aproximadamente 11 anos) e não há provas de que nosso Sol tenha contribuído em nenhuma das extinções massivas no passado com uma enorme tempestade dirigida contra a Terra. Já foram observadas grandes explosões solares (tal como a tempestade de luz branca de Carrington em 1859)… mas a humanidade ainda continua tranqüila por aqui.
Para esfriar mais ainda o assunto, os físicos solares (em 2008 e 2009) estão surpreendidos pela carência inesperada da atividade solar no início do ciclo solar #24, o que tem levado alguns cientistas a especular que poderíamos estar próximos de um novo mínimo de Maunder e uma “Pequena Idade do Gelo“. Isto está em total oposição com a previsão anterior dos físicos solares da NASA feita em 2006 que estimaram que este ciclo fosse tornar-se extraordinário.
Isto me leva a concluir que ainda temos um longo caminho a percorrer na previsão das explosões solares. Embora a previsão do clima espacial esteja melhorando, só dentro de alguns anos estaremos capacitados a monitorar o Sol com uma precisão suficiente para dizer com alguma certeza quão ativo será o ciclo solar. Por ora, no que tange a profecia, previsão ou mito, não existe uma forma física de dizer se a Terra será golpeada por alguma tempestade, muito menos um enorme evento em 2012. Mesmo que uma grande tempestade venha a nos assolar, tendo em vista o máximo solar que está previsto para 2012, tal jamais será um evento que cause extinção massiva. Sim, os satélites poderão ser danificados, provocando problemas secundários como perda do serviço global de GPS (o que poderia interromper o controle de tráfico aéreo, por exemplo) ou as redes energéticas nacionais poderão sofrer sobrecargas causadas por “electrojets” de auroras, mas nada mais extremo que isso.
Mas espera aí! Para complicar esse problema, os profetas do apocalipse também têm afirmado que incrivelmente uma grande tempestade solar nos impactará justamente quando o campo magnético da Terra se enfraquece e se inverte, deixando-nos sem proteção ante os estragos de uma CME.
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