p Pela primeira vez, os cientistas estimaram quanta energia é transferida de escalas grandes para pequenas dentro da bainha do magneto, a região de fronteira entre o vento solar e a bolha magnética que protege nosso planeta. Com base nos dados recolhidos pelas missões Cluster da ESA e THEMIS da NASA ao longo de vários anos, o estudo revelou que a turbulência é a chave, tornando este processo cem vezes mais eficiente do que no vento solar. p Os planetas do Sistema Solar, incluindo nossa Terra, são banhados pelo vento solar, um fluxo supersônico de alta energia, partículas carregadas lançadas implacavelmente pelo sol. Nosso planeta e alguns outros se destacam neste fluxo onipresente de partículas:estes são os planetas que têm um campo magnético próprio, e, portanto, representam um obstáculo ao poder de varredura do vento solar.

p É a interação entre o campo magnético da Terra e o vento solar que cria a intrincada estrutura da magnetosfera, uma bolha protetora que protege nosso planeta da vasta maioria das partículas do vento solar.

p Até aqui, os cientistas alcançaram uma compreensão bastante boa dos processos físicos que ocorrem no plasma do vento solar e na magnetosfera. Contudo, muitos aspectos importantes ainda estão faltando em relação à interação entre esses dois ambientes e sobre a região altamente turbulenta que os separa, conhecido como magnetosheath, onde se suspeita que a maior parte da ação interessante acontece.

p "Para aprender como a energia é transferida do vento solar para a magnetosfera, precisamos entender o que se passa na bainha do magneto, a 'área cinza' entre eles, "diz Lina Zafer Hadid, do Instituto Sueco de Física Espacial em Uppsala, Suécia.

p Lina é a autora principal de um novo estudo que quantifica, pela primeira vez, o papel da turbulência na bainha do magneto. Os resultados são publicados hoje em Cartas de revisão física .

p “No vento solar, sabemos que a turbulência contribui para a dissipação de energia de grandes escalas de centenas de milhares de quilômetros para escalas menores de um quilômetro, onde as partículas de plasma são aquecidas e aceleradas para energias mais altas, "explica o co-autor Fouad Sahraoui do Laboratório de Física do Plasma na França.

p "Suspeitamos que um mecanismo semelhante deve estar em jogo na bainha do magneto também, mas nunca poderíamos testá-lo até agora, " ele adiciona.

p O plasma da bainha do magneto é mais turbulento, casa em uma extensão maior de flutuações de densidade e pode ser comprimida em um grau muito maior do que o vento solar. Como tal, é substancialmente mais complexo, e os cientistas só nos últimos anos desenvolveram a estrutura teórica para estudar os processos físicos que ocorrem em tal ambiente.

p Lina, Fouad e seus colaboradores vasculharam um vasto volume de dados coletados entre 2007 e 2011 pelas quatro espaçonaves do Cluster da ESA e duas das cinco espaçonaves das missões THEMIS da NASA, que voam em formação através do ambiente magnético da Terra.

p Quando eles aplicaram as ferramentas teóricas desenvolvidas recentemente à sua amostra de dados, eles teriam uma grande surpresa.

p "Descobrimos que a densidade e as flutuações magnéticas causadas pela turbulência dentro da bainha do magneto amplificam a taxa de cascata de energia de escalas grandes para pequenas em pelo menos cem vezes em relação ao que é observado no vento solar, "explica Lina.

p O novo estudo indica que cerca de 10-13 J de energia são transferidos por metro cúbico a cada segundo nesta região do ambiente magnético da Terra.

p "Esperávamos que a turbulência compressível tivesse um impacto na transferência de energia no plasma da bainha de magneto, mas não que fosse tão significativo, " Ela adiciona.

p Além disso, os cientistas foram capazes de derivar uma correlação empírica que liga a taxa na qual a energia é dissipada na bainha do magneto com a quarta potência de outra quantidade usada para estudar o movimento dos fluidos, o chamado número de Mach turbulento. Nomeado após o físico austríaco Ernst Mach, quantifica a velocidade das flutuações em um fluxo em relação à velocidade do som nesse fluido, indicando se um fluxo é subsônico ou supersônico.

p Embora a taxa de transferência de energia seja difícil de determinar, a menos que sejam utilizadas sondas espaciais que fazem medições in situ, como a espaçonave Cluster amostrando o plasma ao redor da Terra, o número de Mach pode ser estimado mais facilmente usando observações remotas de uma variedade de plasma astrofísico além do reino de nosso planeta.

p "Se esta relação empírica vier a ser universal, será extremamente útil explorar plasma cósmico que não pode ser sondado diretamente com espaçonaves, como o meio interestelar que permeia nossa Via Láctea e outras galáxias, "diz Fouad.

p Os cientistas estão ansiosos para comparar seus resultados com medições do plasma ao redor de outros planetas do Sistema Solar com um campo magnético intrínseco, por exemplo, usando a missão Juno da NASA, atualmente em Júpiter, e o futuro Jupiter Icy Moons Explorer da ESA, e também a missão conjunta ESA-JAXA BepiColombo a Mercúrio, com lançamento programado para o final deste ano.

p "É muito empolgante que um estudo baseado em vários anos de dados de cluster tenha encontrado a chave para abordar um importante, questão há muito não resolvida na física do plasma, "diz Philippe Escoubet, Cientista do Projeto Cluster na ESA.