Estruturas inesperadas em "ziguezague" são descobertas no campo magnético da Terra.

Um fenómeno estranho que, até agora, se acreditava existir apenas nas proximidades do Sol foi observado pela primeira vez no campo magnético da Terra. A descoberta pode ajudar cientistas a prever com mais precisão os efeitos de tempestades geomagnéticas.

Primeira deteção de retrocessos magnéticos (switchbacks magnéticos) na magnetosfera terrestre

Ao investigar dados da missão Magnetospheric Multiscale (MMS), da NASA (Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço dos EUA), os físicos Emily McDougall e Matthew Argall, da Universidade de New Hampshire, identificaram estruturas inesperadas no plasma aprisionado pelo campo magnético terrestre. Os registos indicavam que esse plasma passava por uma rotação lenta e, em seguida, “voltava” abruptamente para a orientação original, formando dobras em zigue-zague - as chamadas dobras de comutação ou retrocessos magnéticos (switchbacks magnéticos).

Embora essas estruturas ainda não tivessem sido relatadas no campo magnético da Terra, elas lembram padrões observados há décadas no plasma que é expelido continuamente pelo Sol. A análise sugere que os dois ambientes podem estar ligados por um mecanismo semelhante.

Mistura de plasma solar e reconexão no campo magnético da Terra

Ao examinar os dados com mais detalhe, a equipa concluiu que nem todo o plasma presente na magnetosfera tinha origem no nosso planeta: uma fração vinha do Sol, misturando-se com partículas carregadas locais. Essa interação favoreceu um processo no qual o campo magnético se rompe e se reconecta (reconexão magnética), gerando os zigue-zagues característicos.

Esse tipo de reconexão é particularmente relevante porque tende a ocorrer nas fronteiras entre regiões com propriedades distintas de plasma - zonas onde a energia pode ser rapidamente convertida em movimentos de partículas e alterações do próprio campo magnético.

Linhas de campo abertas, linhas fechadas e vento solar

Sondas dedicadas ao estudo do Sol vêm registando sinais de retrocessos magnéticos há muito tempo. Apesar de existirem hipóteses concorrentes para explicar a origem dessas estruturas, elas parecem surgir quando interagem dois tipos diferentes de linhas de campo magnético:

• Linhas de campo abertas: apontam diretamente para longe do Sol, estendendo-se pelo espaço e transportando plasma no fluxo que chamamos de vento solar.
  
• Linhas de campo fechadas: afastam-se por uma distância relativamente curta, depois mudam de direção e curvam-se de volta para o Sol, formando laços.

Quando linhas abertas se formam próximo a um conjunto de linhas fechadas, elas podem quebrar e se reconectar entre si. Nessa dinâmica, o plasma na borda externa de um laço fechado é puxado de volta em direção ao Sol, mas acaba sendo redirecionado para as linhas abertas, que o conduzem para o espaço. As interações, num padrão semelhante a uma onda em “S”, liberam pulsos de energia que “entortam” as linhas do campo - e essa deformação é o retrocessso magnético.

Como o mesmo processo aparece na Terra

No caso terrestre, McDougall e Argall encontraram indícios de uma estrutura análoga enquanto analisavam medições da MMS. Aqui, as linhas de campo abertas são as que chegam do Sol e interagem com linhas de campo fechadas que fazem laços ao redor da Terra. Essa configuração cria as condições para episódios de reconexão capazes de produzir os mesmos “dobramentos” em zigue-zague observados no ambiente solar.

“Esta descoberta”, escrevem os pesquisadores, “oferece novas pistas sobre como perturbações semelhantes podem se formar na fronteira entre diferentes regiões de plasma, o que permite que, no futuro, eventos relacionados nas camadas externas do Sol sejam estudados sem a necessidade de enviar espaçonaves diretamente para essas condições extremas.”

Por que isso importa para tempestades geomagnéticas

Entender como e onde a reconexão magnética produz essas dobras no campo pode melhorar modelos de meteorologia espacial. Em termos práticos, previsões mais refinadas sobre a evolução de tempestades geomagnéticas ajudam a estimar riscos para satélites, comunicações por rádio, navegação por GNSS e, em casos mais intensos, correntes induzidas em redes elétricas.

Além disso, a identificação de retrocessos magnéticos no ambiente terrestre oferece um “laboratório natural” mais acessível: ao observar o fenómeno perto de nós, torna-se possível testar teorias e validar medições que, no Sol, são mais difíceis e perigosas de obter.

A pesquisa foi publicada no periódico Revista de Pesquisa Geofísica: Física Espacial.