Um tipo especial de aurora, envolto de leste a oeste no céu noturno como um colar de pérolas brilhantes, está ajudando os cientistas a entender melhor a ciência das auroras e seus poderosos impulsionadores no espaço. Conhecidas como contas aurorais, essas luzes geralmente aparecem um pouco antes de grandes exibições aurorais, que são causadas por tempestades elétricas no espaço chamadas subtempestades. Anteriormente, os cientistas não tinham certeza se as contas aurorais estão de alguma forma conectadas a outras exibições aurorais como um fenômeno no espaço que precede as subtempestades, ou se forem causados ​​por distúrbios próximos à atmosfera da Terra.

Mas novos e poderosos modelos de computador combinados com observações da missão da NASA, História Temporal de Eventos e Interações em Macroscala durante Substorms - THEMIS - forneceram a primeira evidência forte dos eventos no espaço que levaram ao aparecimento dessas contas, e demonstrou o papel importante que eles desempenham em nosso ambiente de espaço próximo.

"Agora sabemos com certeza que a formação dessas contas faz parte de um processo que antecede o desencadeamento de uma subtormidade no espaço, "disse Vassilis Angelopoulos, investigador principal do THEMIS na Universidade da Califórnia, Los Angeles. "Esta é uma nova peça importante do quebra-cabeça."

Ao fornecer uma imagem mais ampla do que pode ser vista com as três espaçonaves THEMIS ou observações de solo sozinhas, os novos modelos mostraram que as contas aurorais são causadas por turbulência no plasma - um quarto estado da matéria, feito de partículas carregadas gasosas e altamente condutoras - ao redor da Terra. Os resultados, publicado recentemente nas revistas Cartas de pesquisa geofísica e Journal of Geophysical Research:Space Physics , acabará por ajudar os cientistas a compreender melhor toda a gama de estruturas giratórias vistas nas auroras.

"As observações do THEMIS agora revelaram turbulências no espaço que causam fluxos vistos iluminando o céu como pérolas únicas no colar auroral brilhante, "disse Evgeny Panov, autor principal de um dos novos artigos e cientista do THEMIS no Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Austríaca de Ciências. "Essas turbulências no espaço são causadas inicialmente por elétrons mais leves e ágeis, movendo-se com o peso das partículas 2.000 vezes mais pesadas, e que teoricamente podem se desenvolver em subtempestades aurorais em escala real. "

Mistérios da formação de contas aurorais

As auroras são criadas quando partículas carregadas do Sol ficam presas no ambiente magnético da Terra - a magnetosfera - e são canalizadas para a atmosfera superior da Terra, onde as colisões causam hidrogênio, oxigênio, e átomos e moléculas de nitrogênio brilhem. Ao modelar o ambiente próximo à Terra em escalas de dezenas de milhas a 1,2 milhões de milhas, os cientistas da THEMIS foram capazes de mostrar os detalhes de como as contas aurorais se formam.

Enquanto nuvens de plasma arrotadas pelo Sol passam pela Terra, sua interação com o campo magnético da Terra cria bolhas flutuantes de plasma atrás da Terra. Como uma lâmpada de lava, desequilíbrios na flutuabilidade entre as bolhas e o plasma mais pesado na magnetosfera cria dedos de plasma 2, 500 milhas de largura que se estendem em direção à Terra. As assinaturas desses dedos criam a estrutura distinta em forma de conta na aurora.

"Tem havido uma percepção de que, tudo resumido, esses eventos transitórios relativamente pequenos que acontecem ao redor da magnetosfera são de alguma forma importantes, "disse David Sibeck, Cientista do projeto THEMIS no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Só recentemente chegamos ao ponto em que o poder de computação é bom o suficiente para capturar a física básica desses sistemas."

Agora que os cientistas entendem que as contas aurorais precedem as subtempestades, eles querem descobrir como, por que e quando as contas podem desencadear uma subtormidade completa. Pelo menos em teoria, os dedos podem emaranhar as linhas do campo magnético e causar um evento explosivo conhecido como reconexão magnética, que é bem conhecido por criar subtempestades e auroras em grande escala que enchem o céu noturno.

Novos modelos abrem novas portas

Desde o seu lançamento em 2007, A THEMIS tem feito medições detalhadas à medida que passa pela magnetosfera para entender as causas das subtempestades que levam às auroras. Em sua missão principal, A THEMIS conseguiu mostrar que a reconexão magnética é o principal fator de subtempestades. Os novos resultados destacam a importância de estruturas e fenômenos em escalas menores - aquelas centenas e milhares de quilômetros de diâmetro em comparação com aqueles que medem milhões de quilômetros.

"Para entender esses recursos na aurora, você realmente precisa resolver tanto o global quanto o menor, escalas locais. É por isso que era tão desafiador até agora, "disse Slava Merkin, co-autor de um dos novos artigos e cientista do Center for Geospace Storms da NASA, sediado no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. "Requer algoritmos muito sofisticados e supercomputadores muito grandes."

As novas simulações de computador correspondem quase perfeitamente ao THEMIS e às observações do solo. Após o sucesso inicial dos novos modelos de computador, Os cientistas da THEMIS estão ansiosos para aplicá-los a outros fenômenos aurorais inexplicáveis. Particularmente na explicação de estruturas de pequena escala, modelos de computador são essenciais, pois podem ajudar a interpretar o que acontece entre os espaços por onde passam as três espaçonaves THEMIS.

"Há muitas coisas muito dinâmicas, estruturas de escala muito pequena que as pessoas veem nas auroras que são difíceis de conectar à imagem maior no espaço, pois acontecem muito rapidamente e em escalas muito pequenas, "disse Kareem Sorathia, autor principal de um dos novos artigos e cientista do Center for Geospace Storms da NASA, sediado no Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. "Agora que podemos usar modelos globais para caracterizá-los e investigá-los, isso abre muitas portas novas. "