Audrey Schillings recentemente defendeu sua tese de doutorado sobre a perda atmosférica da Terra e como ela varia com as condições do vento solar. Audrey trabalhou no Instituto Sueco de Física Espacial e se matriculou na Luleå University of Technology como membro de sua Escola de Graduação em Tecnologia Espacial.

Na tese, Audrey Schillings mostra como a saída de íons de oxigênio aumenta com o aumento da pressão dinâmica do vento solar, com a direção sul do campo magnético interplanetário e com a quantidade de radiação ultravioleta extrema. Durante tempestades magnéticas, o fluxo de saída de íons de oxigênio pode aumentar em até 100 vezes o valor do tempo de silêncio. Dados e modelos mostram que os íons observados deixarão a atmosfera da Terra e se perderão no espaço.

Os estudos são baseados em dados do cluster de constelações de satélites da Agência Espacial Europeia, que consiste em quatro espaçonaves voando em formação. Os dados primários são do sensor de íons Cluster Ion Spectrometer, construído e desenvolvido em Toulouse.

As camadas superiores da atmosfera da Terra estão sujeitas à radiação ultravioleta extrema e bombardeio de partículas energéticas do espaço, ambos eliminam elétrons de átomos e moléculas, tornando-os íons carregados eletricamente. Os íons carregados eletricamente são afetados por campos magnéticos e elétricos. Os campos podem acelerar as partículas para que superem a gravidade e possam escapar para o espaço. Eles são particularmente afetados pelo vento solar, uma corrente de partículas carregadas emanando do sol, que carrega consigo campos elétricos e magnéticos. Eles também são afetados pelo campo magnético do planeta Terra, que por sua vez afeta o vento solar e cria uma bolha no vento solar - a magnetosfera da Terra.

O escoamento atmosférico através de íons tem sido estudado desde 1960, mas muitos detalhes permaneceram obscuros. O papel do forte campo magnético planetário é um desses fatores, quando comparado a planetas não magnetizados como Marte ou Vênus. Pensa-se que o campo magnético protege a atmosfera da Terra do vento solar, e pode até guiar as partículas que escapam de volta para a atmosfera. Outra questão relacionada diz respeito ao escoamento durante tempestades geomagnéticas.

"Tempestades magnéticas são causadas por processos no sol, "explica Audrey." Eles levam a um aumento do fluxo de partículas e energia na magnetosfera da Terra. Eles são particularmente interessantes, pois se acredita que eles são representativos das condições do antigo sistema solar, quando o sol era jovem, cerca de 4 bilhões de anos atrás. Terra, Marte e Vênus não perdem muito de sua atmosfera agora, mas talvez fosse diferente no passado? "

Tempestades magnéticas não acontecem com muita frequência, portanto, eles contribuem muito pouco para o conjunto total de dados. Ao mesmo tempo, a magnetosfera da Terra é grande, então importa muito onde a espaçonave estava na magnetosfera durante uma tempestade.

"Minha primeira tarefa foi desenvolver um novo método para observar a mudança relativa do fluxo de íons na parte da magnetosfera onde a espaçonave estava localizada. Descobrimos que o fluxo de íons poderia aumentar quase cem vezes durante uma tempestade, "diz Audrey.

O próximo passo foi estudar como o fluxo de saída da Terra variava com as condições do vento solar de maneira semelhante a como isso havia sido estudado para Marte em outra pesquisa recente. O estudo de Marte indicou que o fluxo durante as tempestades, e, portanto, no passado, foi provavelmente menor do que agora. Assim, temos motivos para questionar a imagem de que o campo magnético da Terra protege a atmosfera. Os processos que estudamos tornam-se mais eficientes quando o forte campo magnético planetário ajuda a coletar energia do vento solar e canalizá-la para a atmosfera.

"Nosso estudo de como o fluxo de saída aumenta durante as tempestades dá uma ideia de quanta atmosfera pode ser perdida de um planeta recém-formado. Possivelmente, também mostra que um campo magnético planetário pode ajudar a remover a atmosfera de um planeta. Esta foi uma descoberta surpreendente, "diz Audrey.