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

Um fenómeno invulgar, até aqui associado sobretudo às proximidades do Sol, foi identificado pela primeira vez no campo magnético da Terra. A deteção destes padrões poderá ajudar a comunidade científica a antecipar com maior rigor os efeitos das tempestades geomagnéticas.

Switchbacks magnéticos no campo magnético da Terra: uma primeira deteção

As físicas Emily McDougall e Matthew Argall, da Universidade do Novo Hampshire, observaram estruturas inesperadas no plasma preso pela magnetosfera terrestre. Os dados sugerem que esse plasma estaria a rodar lentamente e, de seguida, a “regressar” de forma abrupta à orientação inicial, formando dobras em ziguezague - os chamados switchbacks magnéticos.

Embora nunca tivessem sido confirmados anteriormente no ambiente magnético terrestre, estes switchbacks magnéticos lembram padrões há muito registados no plasma que o Sol expulsa continuamente para o espaço. E, ao que tudo indica, há mesmo uma ligação direta entre os dois cenários.

Mistura de plasma solar com partículas locais e reconexão

Ao analisarem o evento com mais detalhe, os investigadores concluíram que nem todo o plasma retido no campo magnético terrestre tinha origem no nosso planeta. Uma parte provinha do Sol e misturava-se com partículas carregadas geradas localmente. Essa interação favoreceu a rutura e a reconexão magnética das linhas de campo, desencadeando as dobras características em ziguezague.

Sondas dedicadas ao estudo do Sol vêm a detetar indícios de switchbacks magnéticos há várias décadas. Apesar de existirem hipóteses concorrentes para explicar a sua origem, as observações apontam para um mecanismo recorrente: a formação destes “cotovelos” tende a ocorrer quando interagem dois tipos diferentes de linhas de campo magnético.

Linhas de campo abertas e fechadas: como se formam os ziguezagues

As linhas de campo abertas apontam diretamente para longe do Sol, estendendo-se pelo espaço e transportando plasma - o fluxo que conhecemos como vento solar. Já as linhas de campo fechadas avançam para o exterior apenas por uma distância relativamente curta e depois invertem a direção, curvando de volta ao Sol.

Quando linhas abertas surgem nas proximidades de um conjunto de campos fechados, podem fragmentar-se e voltar a ligar-se entre si. O plasma na periferia de um laço fechado é puxado novamente na direção do Sol, mas acaba por ser canalizado para linhas abertas, passando então a ser conduzido para o espaço. A interação entre as linhas, numa configuração ondulatória em forma de “S”, liberta impulsos de energia que “entortam” as linhas do campo - e essa deformação é precisamente um switchback magnético.

O que a missão MMS da NASA viu na magnetosfera terrestre

McDougall e Argall reconheceram sinais de uma estrutura análoga na Terra ao estudarem medições da missão Multiescala da Magnetosfera (MMS) da NASA. Neste contexto, as linhas “abertas” correspondem às que chegam do Sol e atravessam o ambiente espacial próximo da Terra, interagindo com as linhas de campo fechadas que circulam em laços à volta do planeta.

Segundo os autores, esta observação “fornece novas pistas sobre a forma como perturbações semelhantes podem surgir na fronteira entre diferentes regiões de plasma, permitindo estudar futuramente eventos relacionados nas camadas exteriores do Sol sem necessidade de enviar naves diretamente para condições tão extremas”.

Porque isto importa para as tempestades geomagnéticas

Compreender quando e onde a reconexão magnética cria switchbacks magnéticos pode melhorar modelos de meteorologia espacial, sobretudo na previsão de como a energia transportada pelo vento solar se acopla ao campo magnético terrestre. Em episódios de tempestade geomagnética, pequenas diferenças no modo como o plasma entra e circula na magnetosfera podem traduzir-se em variações relevantes na intensidade e no momento dos efeitos observados à superfície e em órbita.

Além disso, este tipo de perturbação ajuda a explicar a complexidade do “trânsito” de partículas carregadas em torno da Terra - um ponto crítico para avaliar riscos para satélites, navegação por GNSS e comunicações de rádio, bem como para interpretar a dinâmica de auroras em períodos de maior atividade solar.

A investigação foi publicada na Revista de Investigação Geofísica: Física do Espaço.