segunda-feira, 3 de julho de 2017

Frenesim solar



A nossa estrela enlouqueceu?
A ciência está de olhos postos na estrela que nos aquece. O principal objectivo é saber a que se devem as suas repentinas e inquietantes mudanças de humor.

A cada segundo que passa, uma sucessão de potentes reacções nuclea­res no coração do Sol transforma um pouco mais de 667 milhões de toneladas de hidrogénio em um pouco menos de 663 milhões de toneladas de hélio. O processo liberta 4,5 milhões de toneladas de energia na forma de luz (isto é, calor), o que permite, por exemplo, que a vida prospere na Terra. Graças à decomposição do espectro luminoso nas suas mais ínfimas partes, os astrónomos conseguem determinar a composição da nossa estrela, a qual inclui, além dos já referidos hidrogénio (72 por cento da massa) e hélio (26%), outros 65 elementos mais pesados: o grosso destes dois por cento restantes é formado por oxigénio, carbono, néon, azoto, magnésio, ferro e silício. Conhecer com exactidão estes pormenores químicos é fundamental, pois só assim podemos saber como funcionam outros astros e mesmo o nosso próprio planeta.

Efectivamente, todos esses dados são inseridos em complexos modelos informáticos para verificar as previsões sobre a evolução das galáxias, compreender a transformação de átomos leves em pesados e determinar a frequência com que estes últimos se condensam em grãos de pó, um processo fundamental para a génese das estrelas. Os astrofísicos estudam igualmente a quantidade de raios cósmicos, assim como a densidade dos elementos, a fim de desvendar as interacções entre as velozes partículas e o meio interestelar.

“De qualquer modo, o mais importante é compreender a nossa própria estrela”, escreve o especialista Jim Kaler na revista Astronomy. “A velocidade do som no seu interior depende da composição química; e foi através disso que detectámos discrepâncias com os antigos modelos.”

Que tempo (solar) vai fazer?
Observada de perto, a superfície solar é como uma caldeira a ferver, em constante estado de convecção, termo físico que define a propagação do calor por um fluido através do movimento das partículas. O incessante remoinho de gases quentes a elevar-se e de gases frios a submergir cria línguas de fogo e partículas radioactivas, um bombardeamente que se intensifica periodicamente. Durante séculos, contemplámos o astro-rei pelos olhos da religião e da cultura; agora que a nossa civilização se tornou mais vulnerável do que nunca às alterações do clima espacial, a ciência procura aprender a conviver com os seus ímpetos.

“O Sol está a despertar de uma sesta profunda e, durante os próximos anos, deveremos observar níveis muito mais elevados de actividade”, vaticina Richard Fisher, da Divisão de Heliofísica da NASA. “Além disso, a nossa sociedade tecnológica desenvolveu uma sensibilidade sem precedentes às tempestades solares. Qualquer uma poderia inutilizar as redes de electricidade, a navegação por GPS, os transportes aéreos, os serviços financeiros ou as comunicações de emergência por rádio.”

Os ciclos de bom e mau humor do astro sucedem-se a cada onze anos, com uma precisão quase matemática mas ainda incompreendida. Estão relacionados com as escuras e frias manchas que surgem na superfície solar, e a próxima temporada de fúria terá provavelmente início em 2012 ou 2013. “Grande parte dos danos poderiam ser atenuados se soubéssemos quando se aproxima uma tempestade”, explica Fisher. “Nesse caso, poderíamos pôr os satélites a dormir e desligar os transformadores das redes eléctricas.”

A arte de prever o clima espacial ainda está no início, mas a NASA e a Administração Nacional norte-americana dos Oceanos e da Atmosfera (NOAA) têm vindo a lançar uma frota de satélites para remediar o problema. As missões revelaram-nos o modo como a Terra se desloca pela heliosfera, a exótica e gigantesca atmosfera do Sol. Agora, conhecemos melhor esse sistema complexo que evolui em reacção às condições da nossa estrela, dos planetas e do espaço exterior.

Durante o último meio século, duas descobertas permitiram melhorar exponencialmente o nosso conhecimento do astro-rei e da sua influência no Sistema Solar. A primeira foi constatar que a corona é centenas de vezes mais quente do que a fotosfera, a superfície visível. Depois, foi confirmada a teoria de que essa camada superior se expande a velocidades supersónicas, projectando o chamado “vento solar”.

Os cientistas determinaram pormenorizadamente a composição, as propriedades e a estrutura das partículas que compõem o vendaval, e seguiram a sua pista para além da órbita do “ex-planeta” Plutão. Através das últimas imagens enviadas pelos observatórios em órbita, sabemos que a corona e a região de transição acima da fotosfera apresentam uma complexa arquitectura de buracos e colunas. Além disso, um “tapete” de arcos magnéticos prolonga-se sob a corona.

Apesar dos avanços, no entanto, diversas interrogações essenciais permanecem sem resposta: por que motivo é a corona muito mais quente do que a fotosfera? Como acelera o vento solar? Por que se formam as manchas? O que causa as perturbações solares? Que reac­ção provocam na heliosfera e na Terra? E, mais importante ainda, que impacto tem tudo isso na humanidade?

O grande dínamo
O projecto da NASA Living With a Star (viver com uma estrela) vai tentar encontrar resposta para estas questões, nomeadamente através de duas missões principais. A primeira, baptizada com o nome Solar Dynamics Observatory (SDO), já está a enviar imagens extraordinárias de alta resolução, desde Fevereiro de 2010. O objectivo principal do SDO é compreender a influência da estrela sobre a Terra e a região imediatamente adjacente; para isso, estuda a heliosfera em pequenas escalas de espaço e tempo, em diversos comprimentos de onda simultaneamente.

“O Sol é incrível, pois produz, ao mesmo tempo, luz no espectro visível, radiação infravermelha e ultravioleta e raios X”, explica Fisher. “Lança também plasma e cospe partículas praticamente à velocidade da luz. As variações que sofre ocorrem em escalas de tempo que vão dos milésimos de segundo aos milhares de milhões de anos. É algo relacionado com o campo magnético, causado, por sua vez, pelo plasma que se desloca e roda dentro da zona de convecção, de modo a transformar a estrela numa espécie de dínamo. Trata-se de algo semelhante à magnetosfera criada pelo núcleo terrestre.” Os cientistas procuram averiguar as derradeiras causas deste fenómeno, assim como a forma como é libertada a energia magnética em forma de partículas.

“Em Outubro de 2010, assistimos a uma erupção solar colossal”, recorda Philip Scherrer, cientista-principal do SDO. “A explosão atingiu mais de 350 mil quilómetros de altura e projectou uma vaga de gases e matéria; felizmente, foi na direcção oposta à Terra. Nesse mês, o SDO observou um buraco negro no pólo norte do Sol. Depois, com o auxílio dos satélites gémeos STEREO, conseguimos confirmar a presença de outro grande vácuo na extremidade meridional. Os chamados ‘buracos polares da corona’ são lugares por onde emerge o campo magnético e se estende por toda a heliosfera, até chegar à Terra.” Se não fosse a protecção natural proporcionada pela atmosfera terrestre, o flagelo das partículas radioactivas teria esturricado o planeta há milénios. “Temos confiança de que o SDO continuará a enviar-nos informação valiosa”, acrescenta Scherrer.

“Cheirar” o Sol
Há outro projecto que mantém um abundante grupo de especialistas de várias universidades norte-americanas em estado de “insolação”. Trata-se da Solar Probe Plus, uma emocionante missão que irá mergulhar em cheio na corona solar para analisar o seu conteúdo. A sonda deverá passar a apenas 6,5 milhões de quilómetros da superfície, como um audaz Ícaro da era moderna. Para evitar que tenha o mesmo destino das asas de cera da personagem mitológica, o revolucionário satélite de 612 quilos, fabricado pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, estará protegido por um escudo de compostos de carbono de 2,5 metros de diâ­me­tro e 8 cm de espessura, o qual deverá defendê-lo dos 1370 graus que reinam naquele território hostil. Nenhuma outra nave esteve submetida a uma radiação tão extrema como a que irá atravessar sucessivas vezes a SPP. “Será a nossa primeira visita a uma estrela”, resume Fisher.

As cinco experiências escolhidas para arrancar os segredos do astro-rei vão contar electrões, protões e iões de hélio dentro do vento solar. Além disso, os instrumentos irão elaborar imagens tridimensionais da corona e da colisão das partículas em redor da nave. Outra ferramenta vai determinar os campos eléctrico e magnético, as emissões de rádio e as ondas que navegam através do plasma atmosférico. Por último, um detector gigante irá apanhar poeira cósmica. Como diz Lika Guhathakurta, uma astrofísica que trabalha na sede da NASA em Washington, “pela primeira vez, poderemos tocar, provar e cheirar o Sol”.

Preparados para a tempestade?
Filmes-catástrofe e profecias de calendários maias à parte, parece que a humanidade devia mesmo tomar algumas precauções em 2012: segundo um relatório da NASA, existe a probabilidade de a Terra ser atingida nesse ano (ou em 2013, o mais tardar) pela mais intensa tempestade solar dos últimos 50 anos. Os autores do estudo advertem que a zona afectada poderá ficar sem rede eléctrica e água corrente, e que poderá demorar entre quatro e dez anos a recuperar. As projecções massivas de plasma a partir do Sol já causaram problemas noutras ocasiões. Para nos situarmos no pior dos cenários, teremos de recuar até aos dias 1 e 2 de Setembro de 1859, quando as auroras polares, provocadas pelas partículas do vento solar, alcançaram o México e as Caraíbas. Esse acontecimento é conhecido como “fulguração de Carrington”, devido ao astrónomo britânico que o detectou, e destruiu a rede de telégrafos. Se ocorresse actualmente, seria o caos.



A.P.S.
SUPER 154 - Fevereiro 2011
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