As supertempestades geomagnéticas são uma das formas mais extremas de clima espacial e ocorrem quando o Sol envia grandes quantidades de energia e partículas carregadas em direção à Terra. Esses eventos importantes ocorrem raramente, geralmente apenas uma vez a cada 20-25 anos. Em 10 e 11 de maio de 2024, a Terra foi atingida pelo evento mais forte em mais de duas décadas, conhecido como Tempestade Gannon ou Tempestade do Dia das Mães.
Atsuki Shinbori, do Instituto de Meio Ambiente Espaço-Terra da Universidade de Nagoya, coletou observações diretas durante a tempestade e mostrou em detalhes pela primeira vez como tais eventos comprimem a plasmasfera da Terra, uma região protetora de partículas carregadas ao redor do planeta. Os resultados foram publicados em Terra, planetas e espaçomostra como a plasmasfera e a ionosfera respondem durante fortes perturbações solares e fornece insights que podem melhorar as previsões de interrupções de satélite, problemas de GPS e problemas de comunicação causados por condições climáticas espaciais extremas.
Satélite Arase captura raro colapso da plasmasfera
Lançado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em 2016, o satélite Arase passa pela camada de plasma da Terra e mede ondas de plasma e campos magnéticos. Durante a supertempestade de maio de 2024, estava idealmente posicionado para registar uma compressão severa da plasmasfera e a sua subsequente recuperação longa e lenta. Isto marca a primeira vez que os cientistas obtiveram dados contínuos e diretos mostrando que a camada de plasma encolhe a uma altitude tão baixa durante uma supertempestade.
Shinbori explicou: “Usamos o satélite Arase para rastrear mudanças na camada de plasma e receptores GPS terrestres para monitorar a ionosfera – a fonte de partículas carregadas que reabastecem a camada de plasma. O monitoramento dessas duas camadas nos mostrou quão violentamente a camada de plasma se contraiu e por que demorou tanto para se recuperar.”
Supertempestade empurra plasma para registrar baixas altitudes
A camada de plasma funciona com o campo magnético da Terra para ajudar a bloquear partículas carregadas nocivas do sol e do espaço profundo, fornecendo proteção natural para satélites e outras tecnologias. Normalmente, esta região está longe da Terra, mas a tempestade de maio forçou a sua borda exterior para dentro, de cerca de 44.000 quilómetros acima da superfície para apenas 9.600 quilómetros.
A tempestade se formou após várias erupções massivas do Sol, liberando bilhões de toneladas de partículas carregadas na Terra. Em apenas nove horas, a camada de plasma foi comprimida até cerca de um quinto do seu tamanho normal. A sua recuperação foi invulgarmente lenta, demorando mais de quatro dias a repovoar, o tempo de recuperação mais longo registado desde que Arase começou a monitorizar a área em 2017.
Shinbori observou: “Descobrimos que a tempestade causou primeiro um forte aquecimento perto dos pólos, mas depois causou uma grande queda nas partículas carregadas da ionosfera, retardando a recuperação. Esta perturbação a longo prazo pode afetar a precisão do GPS, interferir nas operações dos satélites e complicar as previsões meteorológicas espaciais.”
Supertempestade empurra as auroras ainda mais em direção ao equador
Durante o pico da tempestade, a atividade do Sol comprime tanto o campo magnético da Terra que as partículas carregadas são capazes de viajar mais longe em direção ao equador ao longo das linhas de campo. O resultado são auroras vívidas em locais onde raramente são vistas.
As auroras normalmente ocorrem perto dos pólos porque o campo magnético da Terra guia as partículas solares para a atmosfera de lá. A tempestade foi poderosa o suficiente para afastar o cinturão de auroras para longe de sua localização habitual, perto dos círculos Ártico e Antártico, produzindo fenômenos de aurora em áreas de latitudes médias, como Japão, México e sul da Europa, onde as auroras raramente são vistas. Tempestades geomagnéticas mais fortes permitem que a luz alcance cada vez mais áreas equatoriais.
Tempestades negativas retardam o retorno da camada de plasma ao normal
Cerca de uma hora após a chegada de uma supertempestade, partículas carregadas surgem através da atmosfera superior da Terra em altas latitudes em direção às calotas polares. À medida que a tempestade enfraquece, o plasma começa a repor as partículas fornecidas pela ionosfera.
Esse processo de reabastecimento geralmente leva apenas um ou dois dias, mas, neste caso, o tempo de recuperação foi estendido em quatro dias devido a um fenômeno denominado tempestade negativa. Nas tempestades negativas, quando o aquecimento intenso altera a química da atmosfera, os níveis de partículas na ionosfera caem drasticamente numa grande área. Isto reduz os íons de oxigênio, o que ajuda a produzir as partículas de hidrogênio necessárias para restaurar a camada de plasma. As tempestades negativas são invisíveis e só podem ser detectadas através de satélites.
“As tempestades negativas retardam a recuperação, alterando a química atmosférica e cortando o fornecimento de partículas à camada de plasma. Esta ligação entre as tempestades negativas e a recuperação retardada nunca foi claramente observada antes”, disse o Dr.
Por que essas descobertas são importantes para o clima espacial e a tecnologia
Os resultados fornecem uma compreensão mais clara de como a camada de plasma muda durante tempestades solares severas e como a energia se move através desta região do espaço. Durante o incidente, vários satélites tiveram problemas elétricos ou pararam de transmitir dados, os sinais de GPS tornaram-se menos precisos e as comunicações de rádio foram interrompidas. Compreender quanto tempo leva para a plasmasfera da Terra se recuperar de tais perturbações é fundamental para prever o clima espacial futuro e proteger tecnologias que dependem de condições estáveis no espaço próximo à Terra.
