Tecnologia Científica

Por trás dos uivos do vento solar, sons silenciosos revelam suas origens
Os cientistas estudam o vento solar (foto) há mais de 60 anos, mas ainda estão intrigados com alguns de seus comportamentos. Os pequenos sons, guinchos e sussurros registrados pela Parker Solar Probe sugerem a origem deste vento misterioso
Por Jeremy Rehm - 15/01/2020

IMAGEM: LABORATÓRIO DE PESQUISA NASA / NAVAL / PARKER SOLAR PROBE

Taqui é um vento que emana do sol, e que sopra não como um apito suave, mas como um grito de furacão.

Feito de elétrons, prótons e íons mais pesados, o vento solar percorre o sistema solar a aproximadamente 1 milhão de milhas por hora, percorrendo tudo o que está no caminho. No entanto, através do rugido do vento, a Parker Solar Probe da NASA pode ouvir pequenos sons, guinchos e sussurros que sugerem as origens desse vento misterioso e sempre presente. Agora, a equipe do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, que projetou, construiu e gerencia o Parker Solar Probe para a NASA, está tendo sua primeira chance de ouvir esses sons também.

"Estamos observando o jovem vento solar nascendo em torno do sol", diz Nour Raouafi, cientista do projeto de missão da Parker Solar Probe. "E é completamente diferente do que vemos aqui perto da Terra."

Os cientistas estudam o vento solar há mais de 60 anos, mas ainda estão intrigados com muitos de seus comportamentos. Por exemplo, embora saibam que vem da atmosfera externa de um milhão de graus do sol chamada corona, o vento solar não diminui quando sai do sol - acelera e tem uma espécie de aquecedor interno que o impede de resfriando enquanto fecha através do espaço. Com a crescente preocupação com a capacidade do vento solar de interferir nos satélites GPS e interromper as redes de energia na Terra, é imperativo entendê-lo melhor.

Apenas 17 meses desde o lançamento da sonda e depois de três órbitas ao redor do sol , a Parker Solar Probe não decepcionou sua missão.

"Esperávamos fazer grandes descobertas porque estamos entrando em território desconhecido", diz Raouafi. "O que realmente estamos vendo está além de qualquer coisa que alguém possa imaginar."

Os pesquisadores suspeitaram que as ondas de plasma dentro do vento solar pudessem ser responsáveis ​​por algumas das estranhas características do vento. Assim como as flutuações na pressão do ar causam ventos que forçam as ondas que rolam no oceano, as flutuações nos campos elétrico e magnético podem causar ondas que rolam através das nuvens de elétrons, prótons e outras partículas carregadas que compõem o plasma que se afasta do sol. As partículas podem surfar essas ondas de plasma da mesma maneira que um surfista surfa uma onda oceânica, impulsionando-as a velocidades mais altas.

"As ondas de plasma certamente desempenham um papel no aquecimento e na aceleração das partículas", diz Raouafi. Os cientistas simplesmente não sabem o quanto de uma parte. É aí que entra a Parker Solar Probe.

O instrumento FIELDS da sonda pode espionar as flutuações elétricas e magnéticas causadas pelas ondas de plasma. Também pode "ouvir" quando as ondas e as partículas interagem umas com as outras, registrando informações de frequência e amplitude sobre essas ondas de plasma que os cientistas podem tocar como ondas sonoras. E isso resulta em alguns sons impressionantes.

Pegue, por exemplo, ondas no modo assobiador. Estes são causados ​​por elétrons energéticos saindo da coroa solar. Esses elétrons seguem linhas de campo magnético que se estendem do sol até a extremidade mais distante do sistema solar, girando em torno deles como se estivessem andando em um carrossel. Quando a frequência de uma onda de plasma corresponde à frequência com que esses elétrons são centrifugados, eles se amplificam. E soa como uma cena de "Guerra nas Estrelas".

"Algumas teorias sugerem que parte da aceleração do vento solar se deve a esses elétrons em fuga", diz David Malaspina, membro da equipe FIELDS e professor assistente da Universidade do Colorado, em Boulder, e do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial. Ele acrescenta que os elétrons também podem ser uma pista crítica para entender um processo que aquece o vento solar.

"Podemos usar as observações dessas ondas para retroceder e sondar a fonte desses elétrons na coroa", diz Malaspina.

Outro exemplo são as ondas dispersivas, que rapidamente mudam de uma frequência para outra à medida que se movem pelo vento solar. Essas mudanças criam uma espécie de "gorjeio" que soa como o vento correndo sobre um microfone. Eles são raros perto da Terra, então os pesquisadores acreditavam que não eram importantes. Mas, mais perto do sol, descobriram os cientistas, essas ondas estão por toda parte.

"NINGUÉM SABE O QUE CAUSA ESSAS ONDAS VIBRANTES OU O QUE ELAS FAZEM PARA AQUECER E ACELERAR O VENTO SOLAR. É ISSO QUE VAMOS DETERMINAR. ACHO INCRIVELMENTE EMOCIONANTE".

David Malaspina
Membro da equipe FIELDS

"Essas ondas não foram detectadas no vento solar antes, pelo menos em grande número", explica Malaspina. "Ninguém sabe o que causa essas ondas vibrantes ou o que elas fazem para aquecer e acelerar o vento solar. É isso que vamos determinar. Acho incrivelmente emocionante".

Raouafi comentou que ver toda essa atividade de ondas muito perto do sol é o motivo dessa missão ser tão crítica. "Estamos vendo novos comportamentos iniciais do plasma solar que não pudemos observar aqui na Terra, e estamos vendo que a energia transportada pelas ondas está sendo dissipada em algum lugar ao longo do caminho, para aquecer e acelerar o plasma".

Mas não foram apenas as ondas de plasma que a Parker Solar Probe ouviu. Enquanto percorriam uma nuvem de poeira microscópica, os instrumentos da sonda também capturaram um som semelhante à antiga estática da TV. Esse som estático é, na verdade, centenas de impactos microscópicos que acontecem todos os dias: poeira de asteróides dilacerada pela gravidade do sol e calor e partículas arrancadas de cometas atingem a espaçonave a velocidades próximas a 250 metros por hora. À medida que a Parker Solar Probe cruza essa nuvem de poeira, a sonda não colide com essas partículas - ela as oblitera. Os átomos de cada grão se rompem em elétrons, prótons e outros íons em um mini sopro de plasma que o instrumento FIELDS pode "ouvir".

Cada colisão, no entanto, também retira um pouquinho da espaçonave.

"Entendeu-se que isso iria acontecer", diz Malaspina. "O que não foi entendido foi quanta poeira haveria lá".

Os engenheiros da APL usaram modelos e observações remotas para estimar quão ruim seria a situação da poeira antes do lançamento da espaçonave. Mas neste território desconhecido, o número estava sujeito a ter alguma margem de erro.

James Kinnison, engenheiro de sistemas de missão da Parker Solar Probe na APL, diz que essa discrepância na densidade de poeira é apenas mais uma razão pela qual a proximidade da sonda ao sol é tão útil.

"Protegemos quase tudo do pó", diz Kinnison. E, embora a poeira seja mais densa do que o esperado, nada indica que os impactos da poeira sejam uma preocupação para a missão, acrescenta ele.

A Parker Solar Probe está programada para fazer outras 21 órbitas ao redor do Sol, usando cinco sobrevôos de Vênus para se impulsionar cada vez mais perto da estrela. Os pesquisadores terão a oportunidade de entender melhor como essas ondas de plasma mudam seu comportamento e construir uma imagem evolutiva mais completa do vento solar.

 

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