A poderosa atividade solar pode produzir auroras impressionantes na Terra, mas fora da proteção do campo magnético da Terra, o Sol pode tornar-se extremamente perigoso. Erupções violentas, como explosões solares e ejeções de massa coronal, ejetam partículas de alta energia para o espaço, representando sérios riscos para os astronautas e as naves espaciais.
Algumas dessas erupções produzem eventos de prótons solares (SPEs), durante os quais partículas carregadas são lançadas em direção à Terra a velocidades que chegam a 90% da velocidade da luz. Em 1972, vários SPEs ocorreram entre as missões de pouso lunar Apollo 16 e Apollo 17. Se os astronautas fossem expostos à radiação numa missão lunar, poderiam enfrentar níveis letais de radiação. À medida que as agências espaciais se preparam para a futura exploração lunar, os cientistas trabalham para aprender mais sobre estes eventos solares imprevisíveis.
Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) desenvolveram agora um novo método para descobrir evidências de SPEs anteriores. A equipe combinou registros históricos medievais com medições ultraprecisas de carbono-14 obtidas de uma árvore Asunaro enterrada no norte do Japão. Usando este método, eles identificaram um evento de prótons solares que provavelmente ocorreu entre o inverno de 1200 DC e a primavera de 1201 DC, um período de atividade solar excepcionalmente alta. As descobertas foram publicadas em Jornal da Academia de Ciências do Japão, Série B.
O professor Hiroko Miyahara, da Divisão Solar-Terrestre de Meio Ambiente e Clima do OIST, explica: “Pesquisas anteriores sobre SPEs históricos se concentraram em eventos raros e extremamente poderosos. Nosso artigo fornece uma base para detectar SPEs subextremos – eventos que ocorrem com mais frequência e são cerca de 10-30% do tamanho dos mais extremos, mas ainda são perigosos de identificar. “
Árvores antigas contêm pistas sobre tempestades solares
O campo magnético da Terra bloqueia a maioria das partículas energéticas liberadas durante a SPE. No entanto, perto dos pólos, as linhas do campo magnético conduzem ao espaço, permitindo que algumas partículas entrem na atmosfera. Em eventos particularmente poderosos, estas partículas colidem com gases na atmosfera e produzem compostos de carbono-14 que se espalham por todo o globo e ficam presos em organismos vivos.
Ao analisar o conteúdo de carbono-14 em material orgânico preservado, como árvores antigas enterradas, os cientistas podem acompanhar as mudanças na atividade solar há milhares de anos. A equipe do OIST usou tecnologia de medição ultraprecisa que passou mais de uma década refinando. Este método pode detectar flutuações muito menores no carbono-14 do que as técnicas convencionais, permitindo a identificação de eventos de prótons solares “subextremos” mais fracos e inéditos.
Como a análise do carbono-14 é muito demorada, os investigadores precisam primeiro de pistas sobre quando ocorreu a actividade solar invulgar.
Diário medieval japonês revela ‘luz vermelha’ no céu
Uma das pistas principais vem do diário “Lua Brilhante”, escrito pelo poeta e cortesão japonês Fujiwara no Teika (1162-1241). Em fevereiro de 1204 DC, ele descreveu ter visto “uma luz vermelha no céu ao norte de Kyoto”.
Os eventos de prótons solares não produzem auroras diretamente, mas estão frequentemente associados ao mesmo tipo de perturbação solar que produz auroras. Esta observação histórica fornece aos pesquisadores um prazo para investigar mais de perto.
Os cientistas então mediram o conteúdo de carbono-14 na madeira de asunaro enterrada recuperada na província de Aomori, no norte do Japão. Eles encontraram picos no carbono-14 que indicam eventos subextremos de prótons solares. Ao combinar estas medições com estudos dendroclima, um método de datação baseado na comparação dos padrões de crescimento dos anéis das árvores em relação ao clima regional, os investigadores determinaram que o evento provavelmente ocorreu algures entre o inverno de 1200 dC e a primavera de 1201 dC. Os registros históricos da China também descrevem aurora vermelha visível em latitudes excepcionalmente baixas durante o mesmo período.
Evidência de que o sol está excepcionalmente ativo
“Os dados de alta precisão não só nos permitiram datar com precisão o evento subextremo do próton solar, mas também nos permitiram reconstruir claramente o ciclo de atividade solar durante esse período”, disse Miyahara. “Hoje, a atividade do Sol flutua em ciclos de até 11 anos, mas descobrimos que o ciclo naquela época era de apenas sete a oito anos, indicando que o Sol estava muito ativo. O SPE que datamos ocorreu no pico de um destes ciclos.”
Esta pesquisa ajuda a preencher lacunas importantes na história da atividade solar e melhora a compreensão dos cientistas sobre eventos climáticos espaciais perigosos. A análise do carbono 14 por si só não é suficiente, disse Miyahara. Os registros históricos e outros métodos científicos também são essenciais para reconstruir o comportamento solar passado.
Miyahara concluiu: “A literatura histórica fornece uma janela de tempo candidata, e a dendroclimatologia permite a comparação direta de SPEs detectados com manchas solares e relatórios aurorais registrados na literatura. Métodos integrados como este são necessários para reconstruir com precisão a atividade solar passada e podem nos ajudar a entender melhor as características do clima espacial extremo. ” “Por exemplo, embora as SPE que descobrimos ocorram perto do pico do ciclo solar, algumas das auroras de baixa latitude de longo prazo registadas na literatura parecem cair perto do mínimo do nosso ciclo solar reconstruído. Isto foi inesperado, e estamos entusiasmados por investigar mais aprofundadamente as condições solares que podem levar a isto.”
