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    A ciência do sol tem um futuro brilhante na lua
    p Imagem da Lua transitando pelo Sol, usando uma mistura de 171 ångstrom luz ultravioleta extrema e imagens de luz visível do Observatório Solar Dynamics da NASA de 21 de agosto, 2017. Crédito:NASA / SDO

    p Há muitos motivos pelos quais a NASA está perseguindo a missão Artemis de pousar astronautas na Lua até 2024:É uma maneira crucial de estudar a própria lua e abrir um caminho seguro para Marte. Mas também é um ótimo lugar para aprender mais sobre como proteger a Terra, que é apenas uma parte do sistema Sol-Terra maior. p Heliofísicos - cientistas que estudam o Sol e sua influência na Terra - também enviarão suas próprias missões da NASA como parte do Artemis. Seu objetivo é compreender melhor o complexo ambiente espacial que cerca nosso planeta, muito do que é impulsionado pelo nosso sol. Quanto mais entendemos esse sistema, quanto mais podemos proteger a tecnologia espacial, comunicações de rádio, e redes de utilidade da ira de nossa estrela mais próxima.

    p Aqui estão cinco razões pelas quais os heliofísicos estão maravilhados com as oportunidades lunares.

    p 1. É um satélite estável

    p A primeira vantagem da ciência baseada na lua diz respeito ao jitter do satélite, que abala os cientistas espaciais de todos os níveis.

    p Os satélites estão mais instáveis ​​do que você imagina. Eles são feitos de metais que se expandem e se contraem com as mudanças de temperatura. Eles carregam telescópios que giram constantemente para permanecer apontados para os alvos. Eles disparam impulsionadores e giram as rodas de reação para permanecer em órbita. Cada uma dessas manobras causa jitter, o que pode anular medições que exigem precisão.

    p Mas a lua - o único satélite natural da Terra - é um passeio muito mais suave.

    Enquanto a Lua orbita a Terra, ele gira na mesma taxa - um caso especial de travamento de maré denominado rotação síncrona. Como resultado, um lado sempre está voltado para nós. Crédito:Estúdio de Visualização Científica da NASA / Ernie Wright
    p "A lua é um bom lugar estável - ela não balança ou pula como uma nave espacial, "disse David Sibeck, um heliofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Qualquer pessoa que tentar fazer medições de alta resolução ficará feliz em não ter que se preocupar com jitter."

    p Um ambiente sem jitter é uma vantagem para todas as ciências espaciais, mas há bônus adicionais para heliofísicos que estudam a aurora. Com uma média de 238, 855 milhas da Terra, a lua tem uma ótima visão da aurora da Terra quando eles se movem em direção ao equador durante grandes tempestades geomagnéticas. Além disso, já que o mesmo lado da lua sempre está voltado para a Terra, telescópios não precisam ser ajustados tanto. Plante-os em sua superfície, e a lua os mantém apontados para você.

    p 2. Visualização principal do Eclipse, Sob demanda

    p Muito antes da era espacial, os cientistas confiaram na lua para ajudá-los a estudar o sol. Pacientes observadores esperaram por eclipses solares totais, quando a lua bloqueia a superfície brilhante do sol. Só então eles puderam ver sua tênue atmosfera externa, conhecido como corona.

    p Mas a espera pode ser longa. Um eclipse solar total acontece em algum lugar da Terra uma vez a cada 18 meses. Para qualquer local específico, é mais como uma vez a cada quatro séculos.

    p "Obtemos resultados fantásticos de eclipses, "disse John Cooper, um heliofísico em Goddard. "Mas não os recebemos todos os dias."

    p Mas um telescópio de observação do Sol, no tipo certo de órbita ao redor da lua, poderia gerar eclipses "sob demanda". Em vez de esperar que a lua se mova na linha de visão do seu telescópio, Cooper explica, você move sua linha de visão atrás da lua.

    Animação de um eclipse solar total. Crédito:Goddard Space Flight Center / Conceptual Image Lab da NASA
    p "Basicamente, você está usando o fio da navalha do ramo lunar contra a escuridão profunda, céu preto, "disse Cooper. Uma vez que a lua não tem uma atmosfera de distorção de imagem para olhar, as medições seriam ainda mais nítidas do que as feitas na Terra.

    p De sua órbita de perto, tal telescópio não geraria eclipses solares totais - ele estudaria uma parte do membro do Sol de cada vez. Mas Cooper estima que você pode ver as extremidades leste e oeste do Sol uma vez em cada órbita - duas visualizações de alta resolução, todo dia.

    p 3. Está fora do campo magnético da Terra

    p O clima espacial é uma parte da heliofísica onde a ciência pura tem aplicação em tempo real. Cientistas do clima espacial estudam o Sol - incluindo seu fluxo constante de vento solar - e seus impactos na Terra. Esses pesquisadores aplicados têm que obter essa física fundamental certa para manter nossas comunicações valiosas e satélites GPS seguros. Mas determinar se um satélite está em perigo pode ser complicado.

    p A segurança de um satélite depende, em parte, se está dentro ou fora da magnetopausa da Terra. A magnetopausa é uma terra de ninguém em mudança, onde o escudo magnético da Terra termina e todo o impacto do clima espacial começa. Dentro, você está bastante seguro. Lado de fora, você não está.

    p Mas agora, a única maneira de saber onde fica esse limite, é voar através dele.

    p "Às vezes, há uma oscilação nos dados, e você pode ver que a fronteira cruzou você, "disse Sibeck." Às vezes você vê dez meneios. "

    p Uma ejeção de massa coronal simulada atinge o campo magnético da Terra. Créditos:Goddard Space Flight Center da NASA / Scientific Visualization Studio / Community-Coordinated Modeling Center

    p Mas há outra maneira de encontrar a magnetopausa se você conseguir ir longe o suficiente do escudo magnético da Terra. Quando o vento solar atinge a atmosfera da Terra fora da magnetopausa, ele emite raios-x. Um telescópio de raios-X devidamente posicionado poderia capturar essa luz e rastrear a localização da magnetopausa.

    p É por isso que Sibeck está em uma equipe, liderado pelo cientista espacial Brian Walsh da Universidade de Boston, isso é colocar um telescópio de raios-X na lua.

    p "Ninguém tirou essas fotos globais, e a lua tem um bom ponto de vista de fora do campo magnético da Terra, "disse Sibeck.

    p O Imageador de raios-X heliosférico do ambiente lunar, ou missão LEXI, será plantado na superfície lunar para levar em tempo real, imagens globais da magnetopausa. Em 1 ° de julho, 2019, A NASA anunciou que o LEXI estará entre as primeiras cargas lunares a participar da missão Artemis. Eles esperam estar na superfície da lua em 2022.

    p LEXI tem pouco mais de um metro de comprimento, mas a superfície lunar pode acomodar telescópios de raios-X muito maiores. Isso é uma boa notícia, porque os raios X são difíceis de focar; telescópios mais longos obtêm imagens de resolução muito mais alta. A exigência de ser grande é um problema; alguns satélites simplesmente não são grandes o suficiente para carregá-los. "Mas na lua, as coisas podem ser muito grandes, "disse Sibeck.

    p 4. Você pode desenterrar a história do Sol

    p A resposta a algumas perguntas em heliofísica está enterrada na própria lua.

    A pesquisa usando dados da missão ARTEMIS da NASA sugere como o vento solar e os campos magnéticos da crosta lunar trabalham juntos para dar à Lua um padrão distinto de redemoinhos mais escuros e mais claros. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA
    p "A lua é como uma cápsula do tempo, "disse Steve Clarke, Administrador Associado Adjunto para Exploração da NASA. "Porque foi formado ao mesmo tempo que a Terra, tem a história do sistema solar em sua superfície. "

    p Durante seu primeiro bilhão de anos, o Sol provavelmente girou mais rápido do que hoje, disparando um maior volume de erupções solares e eletrificando o próprio espaço que formava os planetas. Mas para saber com certeza como foi aquele primeiro bilhão de anos, precisamos de evidências de coisas que aconteceram há muito tempo, muito tempo atras.

    p A lua - que não tem atmosfera, sem água líquida, e nenhuma placa tectônica - fornece exatamente esse registro histórico. Erupções solares de bilhões de anos atrás deixam vestígios imperturbáveis ​​na poeira lunar.

    p Um artigo recente analisou a poeira lunar para estudar a quantidade de voláteis - elementos como sódio e potássio, com pontos de ebulição baixos - que permaneceram nas amostras lunares. Esses voláteis são expelidos da lua quando partículas energéticas solares atingem a superfície lunar. Ao observar quantos desses elementos foram esgotados ao longo do tempo, os cientistas viram o primeiro bilhão de anos do nosso Sol em um contexto mais amplo. Embora costumava girar mais rápido do que hoje, em comparação com outros, ainda era um "rotador lento, "girando mais devagar do que 50% de estrelas semelhantes - e entrando em erupção com muito menos frequência do que deveria.

    p "Poderia ter sido um ambiente muito mais hostil, "disse Prabal Saxena, principal autor do estudo e astrônomo em Goddard.

    p Ainda há mais história antiga para aprender com a poeira lunar. A lua não tem um campo magnético global - mas pode ter tido um no passado. Amostras dos pólos da lua, onde a próxima missão Artemis planeja pousar, poderia mostrar se um campo magnético histórico mudou o padrão de voláteis deixados para trás.

    p 5. É um testbed para Marte

    A radiação do espaço é um fator chave para a segurança dos astronautas ao se aventurarem na lua. A NASA está explorando uma variedade de técnicas e tecnologias para mitigar diferentes tipos de radiação durante as viagens espaciais. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA / Joy Ng
    p Para futuros astronautas na lua e em Marte, o clima espacial exigirá atenção constante. O Sol traz muito com que se preocupar - e viaja rápido.

    p Na Lua, A luz de raios-X das explosões solares atinge a superfície em oito minutos. Ejeções de massa coronal - nuvens gigantes de calor, partículas carregadas - podem alcançá-lo em um dia. Partículas energéticas solares, ou SEPs, são mais raros, mas ainda mais rápidos e perigosos.

    p "SEPs vêm às 10, 20% da velocidade da luz, chegando até nós em uma hora, "disse Karin Muglach, um físico solar no Laboratório de Clima Espacial de Goddard. "Essas coisas são como balas."

    p Porque a lua está a um mero segundo-luz de distância, os sistemas de alerta na Terra devem servir bem o suficiente para proteger os astronautas na lua. "Mas se você for para Marte, a comunicação pode demorar bastante, "disse Muglach.

    p Testar esses sistemas de proteção nas proximidades é uma das razões pelas quais a NASA vai à lua antes de ir a Marte.

    p Para a Lua e Além

    p À medida que a NASA avança para a lua e para Marte, novas oportunidades para aprender sobre a conexão Sol-Terra são abundantes. Mas não é apenas ciência básica. A influência do Sol preenche o espaço ao nosso redor - o próprio espaço que os futuros astronautas terão que navegar e compreender.

    p "Nem todas as ciências conseguem ter esse aspecto realmente prático, "disse Jim Spann, cientista do clima espacial líder na sede da NASA em Washington, D.C. "Acho que isso é muito legal."


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