Universidades nos Estados Unidos há muito discutem sobre quem é o dono do maior tambor do mundo. Reivindicações infundadas ao título incluem o "Purdue Big Bass Drum" e "Big Bertha", que curiosamente recebeu o nome do canhão alemão da Primeira Guerra Mundial e acabou se tornando radioativo durante o Projeto Manhattan.

Infelizmente para os americanos, Contudo, o Guinness Book of World Records diz que um tambor tradicional coreano "CheonGo" detém o verdadeiro título. Isso tem mais de 5,5 metros de diâmetro, cerca de seis metros de altura e pesa mais de sete toneladas. Mas meus últimos resultados científicos, acabado de publicar em Nature Communications , soprou todos os contendores para longe. Isso porque o maior tambor do mundo é, na verdade, várias dezenas de vezes maior que o nosso planeta - e existe no espaço.

Você pode pensar que isso é um absurdo. Mas o campo magnético (magnetosfera) que envolve a Terra, protegendo-nos, desviando o vento solar ao redor do planeta, é um instrumento musical gigantesco e complicado. Sabemos há cerca de 50 anos que tipos de ondas sonoras magnéticas fracas podem ricochetear e ressoar neste ambiente, formando notas bem definidas exatamente da mesma maneira que instrumentos de sopro e cordas. Mas essas notas se formam em frequências dezenas de milhares de vezes mais baixas do que podemos ouvir com nossos ouvidos. E este instrumento semelhante a um tambor dentro de nossa magnetosfera há muito nos iludiu - até agora.

Membrana magnética maciça

A principal característica de um tambor é sua superfície - tecnicamente conhecida como membrana (tambores são também conhecidos como membranofones). Quando você atinge esta superfície, ondulações podem se espalhar por ele e serem refletidas de volta nas bordas fixas. As ondas originais e refletidas podem interferir, reforçando ou cancelando uma à outra. Isso leva a "padrões de ondas estacionárias", em que pontos específicos parecem estar parados enquanto outros vibram para frente e para trás. Os padrões específicos e suas frequências associadas são determinados inteiramente pelo formato da superfície do tambor. Na verdade, a pergunta "Pode-se ouvir a forma de um tambor?" intrigou os matemáticos da década de 1960 até hoje.

O limite externo da magnetosfera da Terra, conhecida como magnetopausa, se comporta muito como uma membrana elástica. Ele cresce ou diminui dependendo da variação da força do vento solar, e essas mudanças costumam desencadear ondulações ou ondas de superfície que se espalham pela fronteira. Embora os cientistas muitas vezes se concentrem em como essas ondas viajam pelos lados da magnetosfera, eles também devem se deslocar em direção aos pólos magnéticos.

Os físicos geralmente pegam problemas complicados e os simplificam consideravelmente para obter insights. Esta abordagem ajudou os teóricos de 45 anos atrás a demonstrar pela primeira vez que essas ondas de superfície podem de fato ser refletidas de volta, fazendo a magnetosfera vibrar como um tambor. Mas não estava claro se a remoção de algumas das simplificações na teoria poderia impedir que o tambor fosse possível.

Também se revelou muito difícil encontrar evidências observacionais convincentes para essa teoria a partir de dados de satélite. Na física espacial, ao contrário, digamos, da astronomia, geralmente estamos lidando com o completamente invisível. Não podemos simplesmente tirar uma foto do que está acontecendo em todos os lugares, temos que enviar satélites e medi-lo. Mas isso significa que só sabemos o que está acontecendo nos locais onde existem satélites. O dilema geralmente é se os satélites estão no lugar certo na hora certa para encontrar o que você procura.

Ao longo dos últimos anos, meus colegas e eu temos desenvolvido a teoria desse tambor magnético para nos dar assinaturas testáveis ​​para pesquisar em nossos dados. Fomos capazes de chegar a alguns critérios estritos que pensamos que poderiam fornecer evidências para essas oscilações. Basicamente, isso significava que precisávamos de pelo menos quatro satélites em uma fileira perto da magnetopausa.

Agradecidamente, A missão THEMIS da NASA nos deu não quatro, mas cinco satélites para jogar. Tudo o que precisávamos fazer era encontrar o evento de direção certo, equivalente à baqueta batendo no tambor, e medir como a superfície se moveu em resposta e quais sons ela criou. O evento em questão foi um jato de partículas de alta velocidade que se chocou impulsivamente com a magnetopausa. Uma vez que tínhamos isso, tudo se encaixou quase perfeitamente. Nós até recriamos como a bateria realmente soa (veja o vídeo acima).

Essa pesquisa realmente mostra como a ciência pode ser complicada na realidade. Algo que parece relativamente simples, levou 45 anos para demonstrar. E esta jornada está longe de terminar, há muito mais trabalho a fazer para descobrir com que frequência essas vibrações semelhantes a tambores ocorrem (tanto aqui na Terra como potencialmente em outros planetas, também) e quais são suas consequências em nosso ambiente espacial.

Isso nos ajudará a desvendar que tipo de ritmo a magnetosfera produz ao longo do tempo. Como ex-DJ, Mal posso esperar - adoro uma boa batida.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.