Descobertas estruturas inesperadas em ‘ziguezague’ no campo magnético da Terra.

A primeira deteção de um fenómeno invulgar, até aqui associado sobretudo às proximidades do Sol, foi agora confirmada no campo magnético da Terra. Esta observação pode vir a melhorar a forma como os cientistas antecipam os efeitos de tempestades geomagnéticas e, consequentemente, a forma como se avalia o risco para infraestruturas e tecnologia dependentes do ambiente espacial.

Switchbacks magnéticos no campo magnético da Terra: o que foi observado

Os físicos Emily McDougall e Matthew Argall, da Universidade de Nova Hampshire, identificaram estruturas inesperadas no plasma aprisionado pelo campo magnético terrestre. Nos dados, o plasma parecia rodar lentamente e, de seguida, regressar bruscamente à orientação anterior, formando dobras em ziguezague - as chamadas switchbacks magnéticas.

Até ao momento, estas switchbacks magnéticas não tinham sido reconhecidas no campo magnético terrestre. No entanto, o padrão recorda fenómenos detetados há anos no plasma que é continuamente expelido pelo Sol, sugerindo uma ligação física entre os dois ambientes.

O que são linhas de campo abertas e fechadas (e porque geram switchbacks)

As missões dedicadas ao estudo do Sol vêm reportando indícios de switchbacks há décadas. Embora existam várias hipóteses para explicar a sua origem, um ponto comum é que tendem a surgir quando dois tipos de linhas de campo magnético interagem.

• Linhas de campo abertas: orientam-se diretamente para longe do Sol, estendendo-se pelo espaço e transportando plasma - o vento solar.
  
• Linhas de campo fechadas: afastam-se apenas por uma distância relativamente curta e depois invertem a direção, curvando-se de volta para o Sol.

Quando linhas abertas se formam junto de um conjunto de campos fechados, pode ocorrer rutura e reconexão entre linhas de campo. Nessa situação, o plasma na periferia de um laço fechado é puxado na direção do Sol, mas acaba canalizado para as linhas abertas, sendo então conduzido para o espaço. As interações, num padrão em onda em forma de “S”, libertam impulsos de energia que “dobram” as linhas de campo - criando uma switchback.

A ligação ao Sol: mistura de plasma e reconexão no limite terrestre

Ao analisarem o fenómeno com mais detalhe, McDougall e Argall concluíram que o plasma retido no ambiente magnético da Terra não tinha origem exclusivamente terrestre. Uma fração desse plasma teria vindo do Sol, misturando-se com partículas carregadas geradas localmente.

Essa combinação de populações de plasma promoveu condições para que o campo magnético se partisse e se reconectasse, originando os característicos ziguezagues observados nas estruturas - uma assinatura compatível com switchbacks magnéticas.

Como a descoberta foi feita: dados da missão Multiescala Magnetosférica da NASA

Os investigadores encontraram indícios de uma estrutura análoga no campo magnético terrestre ao examinarem medições da missão Multiescala Magnetosférica da NASA. Neste cenário, as linhas de campo abertas são as que chegam do Sol, enquanto as linhas de campo fechadas são as que circulam e se fecham em torno da Terra.

Segundo os autores, esta descoberta “fornece novas pistas sobre como perturbações semelhantes podem formar-se na fronteira entre diferentes regiões de plasma”, permitindo no futuro estudar eventos relacionados nas camadas externas do Sol sem necessidade de enviar sondas diretamente para condições tão extremas.

Porque isto importa para as tempestades geomagnéticas

Compreender melhor como surgem e evoluem estruturas de reconexão e deformações do campo pode ajudar a afinar previsões do clima espacial. As tempestades geomagnéticas podem interferir com comunicações por rádio, degradar sinais de navegação por satélite e aumentar o arrasto atmosférico em satélites de baixa órbita, além de induzir correntes que afetam redes elétricas - pelo que qualquer melhoria na previsão do seu impacto tem valor operacional.

Além disso, a deteção de switchbacks no ambiente terrestre abre caminho para comparar, com medições detalhadas, processos que se pensava ocorrerem sobretudo perto do Sol. Ao cruzar observações no campo magnético da Terra com modelos de vento solar e reconexão, torna-se possível testar teorias sobre a origem e a dinâmica destas estruturas de forma mais acessível e repetível.

A investigação foi publicada na revista Investigação Geofísica: Física do Espaço.