Dois telescópios de tecnologia revolucionária, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye, da National Science Foundation, e o Solar Orbiter das agências NASA e ESA, estão a produzir imagens de resolução e detalhe nunca antes conseguidos na história da investigação científica do Sol. Eis um breve resumo das suas decobertas.
Telescópio Solar Daniel K. Inouye: A cromosfera em todo o seu esplendor.
Inaugurado no final do mês passado, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye, instalado no cume do Haleakal, na ilha de Maui, é o mais poderoso do seu género. As primeiras duas imagens da atmosfera inferior do sol, agora divulgadas publicamente, são espantosas.
Tiradas a 3 de Junho deste ano, as deslumbrantes imagens mostram uma região da cromosfera, a camada da atmosfera solar imediatamente acima da superfície da estrela, com um detalhe extraordinário. As temperaturas na cromosfera podem atingir 7.200º centígrados. Nas fotos podemos observar os jactos de plasma a subir da fotosfera subjacente, o segmento exterior do Sol a partir da qual a luz é irradiada.
De acordo com a comunidade astronómica, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye irá inaugurar uma nova era na investigação solar. Após 25 anos de desenvolvimento, o telescópio aproxima-se actualmente da conclusão do primeiro ano da sua primeira fase de Operações, combinando as calibrações finais com observações científicas.
As imagens incluíram um grande plano de uma mancha solar e a imagem de maior resolução do Sol alguma vez tirada.
O director da National Science Foundation (NSF), Sethuraman Panchanathan, afirmou:
“O Telescópio Solar Inouye da NSF é o mais poderoso telescópio solar do mundo e irá mudar para sempre a forma como exploramos e compreendemos o nosso sol. As suas observações irão transformar a forma como prevemos e nos preparamos para eventos extremos como tempestades solares”.
Um dos principais objectivos do Telescópio é permitir aos cientistas desenvolver uma melhor compreensão das dinâmicas solares – o que, por sua vez, nos ajudará a prever as chamadas ejecções de massa coronal (CMEs).
Estes fenómenos ocorrem quando o Sol liberta grandes volumes de partículas carregadas e flutuações electromagnéticas. Uma ejecção de massa coronal em Setembro de 1859 causou a tempestade geomagnética mais poderosa de que há registo – que os cientistas referem como “o Evento Carrington”. A tempestade afectou as redes telegráficas em toda a Europa e América do Norte, bem como a ligação transatlântica que as conectava. As correntes geradas nos cabos pelo evento causaram faíscas nos postes de telégrafo, os operadores receberam choques eléctricos e algumas linhas falharam completamente.
Outras ligações, entretanto, foram encontradas a funcionar mesmo depois da sua energia ter sido cortada, pelo que as correntes eléctricas induzidas pela tempestade foram tão fortes que alimentaram por si só o funcionamento de certas redes.
De acordo com um estudo apresentado na conferência SIGCOMM 2021 da Association for Computing Machinery (ACM), uma grande tempestade solar como o Evento Carrington poderia ter o potencial de fazer colapsar a Internet durante semanas.
Ao contrário das linhas telegráficas da era Vitoriana, os cabos de fibra óptica que constituem a espinha dorsal da Internet são imunes às flutuações electromagnéticas causadas pelas tempestades solares. O mesmo não se pode dizer, porém, dos geradores de sinal que estão colocados ao longo dos cabos submarinos, a fim de manterem online as ligações a longas distâncias.
E estando debaixo de água, não só estes cabos de longa distância são mais vulneráveis aos impactos do clima espacial, como também são intrinsecamente mais difíceis de aceder para reparações. Os astrofísicos prevêm que exista uma probabilidade de 1,6 a 12 por cento de uma tempestade solar suficientemente forte para causar perturbações catastróficas na sociedade moderna atingir a Terra nos próximos 10 anos.
Actualmente, os cientistas só são capazes de antecipar com precisão os eventos meteorológicos espaciais a cerca de 48 minutos da sua eclosão – mas esperam aumentá-los para 48 horas com a ajuda do Telescópio Solar Inouye.
Solar Orbiter: um posto de vigia entre o Sol, e a Terra.
“As imagens são realmente de cortar a respiração”, diz David Berghmans, o Investigador Principal do instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI), que tira imagens de alta resolução das camadas inferiores da atmosfera do Sol, conhecido como a corona solar. Esta região é onde se realiza a maior parte da actividade solar que impulsiona o clima do espaço.
A tarefa agora para a equipa da EUI é compreender o que estão a ver. Esta não é uma tarefa fácil porque o Solar Orbiter está a revelar vasta actividade no Sol em pequena escala. Tendo detectado uma característica ou um evento que não conseguem reconhecer imediatamente, devem procurar em observações solares de outras missões espaciais para ver se algo semelhante já foi visto antes. Diz David Berghmans:
“Mesmo que o Obiter Solar deixasse de recolher dados amanhã, eu estaria ocupado durante anos a tentar estudar tudo isto”.
Uma fenómeno particularmente apelativo foi visto durante este periélio. Por enquanto, tem sido apelidado de ‘o ouriço-cacheiro’. Estende-se por 25 000 quilómetros através do Sol e apresenta uma miríade de picos de gás quente e frio que se estendem em todas as direcções.
A nave espacial Solar Orbiter da ESA/NASA fez a primeira das suas estreitas passagens perihelionares a 26 de Março de 2022. A nave voou mais perto do Sol do que o planeta interior Mercúrio, alcançando a sua aproximação mais próxima a apenas 32% da distância da Terra ao Sol. Estando tão perto do Sol, as imagens e os dados devolvidos foram espectaculares.
O principal objectivo científico do Solar Orbiter é explorar a ligação entre o Sol e a heliosfera. A heliosfera é a grande ‘bolha’ de espaço que se estende para além dos planetas do nosso Sistema Solar. Está cheia de partículas carregadas electricamente, a maioria das quais foram expelidas pelo Sol para formar o vento solar. É o movimento destas partículas e os campos magnéticos solares associados que criam o clima do espaço.
Para traçar os efeitos do Sol na heliosfera, os resultados dos instrumentos in-situ, que registam as partículas e os campos magnéticos que varrem a nave espacial, devem ser rastreados até eventos na superfície visível do Sol ou perto dela, os quais são registados pelos instrumentos de detecção remota.
Esta não é uma tarefa fácil, uma vez que o ambiente magnético à volta do Sol é altamente complexo, mas quanto mais perto a nave espacial consegue chegar do Sol, menos complicado é seguir os eventos das partículas de volta ao Sol, ao longo das ‘auto-estradas’ das linhas do campo magnético. O primeiro periélio foi um teste chave, e os resultados parecem muito promissores.
A 21 de Março, alguns dias antes do periélio, uma nuvem de partículas energéticas varreu a nave espacial. Foi detectada pelo Detector de Partículas Energéticas (EPD). As mais carregadas de energia, seguidas pelas que transportavam menos volume energético.
“Isto sugere que as partículas não são produzidas perto da nave espacial”, diz Javier Rodríguez-Pacheco da Universidade de Alcalá, Espanha. Em vez disso, elas foram produzidas na atmosfera solar, mais perto da superfície do Sol. Enquanto atravessavam o espaço, as partículas mais rápidas ultrapassaram as mais lentas, como corredores num sprint.
A fantástica energia do Sol pode ser facilmente apreciada nesta sequência de imagens combinando dados de três instrumentos na nave espacial Solar Orbiter da ESA/NASA. Mostra a forma como uma chama solar a 25 de Março de 2022, um dia antes da aproximação mais próxima do Solar Orbiter ao Sol, criou uma enorme perturbação na atmosfera exterior do Sol, a coroa solar, levando a que uma enorme quantidade do gás fosse lançada para o espaço numa ejecção de massa coronal.
Dos instrumentos de detecção remota, tanto o EUI como o Espectrómetro de raios X (STIX) observaram eventos no Sol que poderiam ter sido responsáveis pela libertação das partículas. Enquanto as partículas que fluem para o espaço são detectas pelos dois primeiros instrumentos, o STIX regista o comportamento de partículas que viajam na direcção oposta, atingindo os níveis mais baixos da atmosfera do Sol.
A forma exacta como estas observações podem ser relacionadas é agora uma questão a investigar pelas equipas. Há algumas indicações da composição das partículas detectadas pela EPD de que foram provavelmente aceleradas por um choque coronal num evento mais gradual em vez de a partirem de uma erupção extemporânea.
Esta sequência de imagens mostra o progresso da nave espacial Solar Orbiter da ESA/NASA ao dirigir-se para dentro em direcção ao Sol e através da sua aproximação mais próxima a 26 de Março de 2022. A sequência começa em 30 de Janeiro e termina em 4 de Abril, altura em que a nave se afasta novamente do Sol.
Ao combinar dados de todos os instrumentos, a equipa científica será capaz de contar a história da actividade solar desde a superfície do Sol, até ao Solar Orbiter e mais além. E esse conhecimento é exactamente o que abrirá o caminho para um futuro sistema concebido para prever as condições meteorológicas do espaço em tempo real. No período que antecede o periélio, o Solar Orbiter chegou mesmo a projectar a forma de como um tal sistema poderia funcionar.
A nave espacial estava a voar a montante da Terra. Esta perspectiva única significava que estava a monitorizar as condições do vento solar que iria atingir a Terra várias horas mais tarde. Uma vez que a nave estava em contacto directo com a Terra, com os seus sinais a viajar à velocidade da luz, os dados chegaram ao nosso planeta em poucos minutos, prontos para análise. Por sorte, foram detectadas várias ejecções de massa coronal (CME) por volta desta hora, algumas delas dirigindo-se directamente para a Terra.
A 10 de Março, uma CME varreu a nave espacial. Utilizando dados do MAG, a equipa foi capaz de prever quando iria subsequentemente atingir a Terra. O anúncio desta notícia nas redes sociais permitiu que os observadores do céu estivessem prontos para a aurora, que chegou cerca de 18 horas mais tarde, à hora prevista.
Esta experiência permitiu exemplificar como se podem prever as condições meteorológicas do espaço, e o seu impacto na Terra, em tempo real. Tal esforço está a tornar-se cada vez mais importante devido à ameaça que o clima espacial representa para a tecnologia e para os astronautas.
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