Quando as partículas em movimento rápido do sol atingem o campo magnético da Terra, eles disparam reações que podem interromper os satélites de comunicação e as redes de energia. Agora, cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) aprenderam novos detalhes desse processo que podem levar a uma melhor previsão do chamado clima espacial.

As descobertas indicam como essas explosões regulares de partículas em movimento rápido do sol interagem com os campos magnéticos ao redor da Terra em uma região conhecida como magnetosfera. Durante esses derramamentos solares, as linhas do campo magnético do Sol e da Terra colidem. As linhas de campo se quebram e, em seguida, se reconectam, liberando grandes quantidades de energia em um processo conhecido como reconexão magnética. Essa energia se dispersa pela magnetosfera e na atmosfera superior da Terra.

Naves espaciais e computação fornecem insights

Os cientistas desenvolveram um programa de computador, ou algoritmo, para detectar automaticamente estruturas semelhantes a bolhas chamadas "plasmóides" em dados coletados da magnetosfera. O programa analisou as informações coletadas pela missão Magnetospheric Multiscale (MMS) da NASA, um grupo de quatro espaçonaves lançado em 2015 para estudar a reconexão na magnetosfera.

"Exatamente como a reconexão começa e libera energia ainda é uma questão em aberto, "disse Kendra Bergstedt, um estudante de pós-graduação no Programa de Princeton em Física do Plasma no PPPL e autor principal do artigo relatando os resultados em Cartas de pesquisa geofísica . "Obter uma melhor compreensão deste processo pode nos ajudar a prever como as tempestades solares nos afetam aqui na Terra. Também poderíamos ter uma visão melhor de como a reconexão afeta as reações de fusão." Além disso, a reconexão magnética é relevante para a energia de fusão, o poder que impulsiona o sol e as estrelas, que PPPL está estudando em um esforço para duplicar.

O programa de computador procura padrões nos dados e evita inconsistências que poderiam ocorrer se a busca de padrões tivesse sido conduzida por indivíduos. "Uma pessoa pode olhar para os dados e pensar que se trata de uma estrutura plasmóide específica, enquanto outra pessoa pode olhar para os dados e discordar, "Bergstedt disse.

"Usando um algoritmo com critérios estritos, podemos dizer com precisão como categorizamos cada estrutura e por quê. Ainda há algum viés - uma vez que o algoritmo foi escrito por um humano com uma ideia subjetiva do que constitui uma estrutura - mas usando um algoritmo esse viés poderia ser mais facilmente apontado e criticado. "

As descobertas lançaram uma nova luz sobre o surgimento da energia das partículas. "Há um debate contínuo sobre quais partes da região de reconexão contribuem mais para a energização das partículas e como, "Bergstedt disse." Descobrimos que os plasmóides em escala menor que estudamos na região de reconexão não deram uma grande contribuição para a energia total transmitida dos campos magnéticos às partículas. "

Essa descoberta foi uma surpresa. "Todos nós esperávamos que a maior parte da energização acontecesse nesses plasmóides, que são o foco da missão MMS e do experimento de reconexão magnética (MRX) do PPPL, "disse Hantao Ji, físico do PPPL e consultor do projeto de pesquisa do primeiro ano de Bergstedt, que gerou este artigo. "Esses resultados motivaram fortemente o Experimento de Reconexão de Laboratório (FLARE), nosso próximo experimento de etapa que se destina a gerar reconexão magnética nesses novos regimes com muito mais estruturas e toda turbulência entre eles. "

As descobertas foram notáveis ​​porque a física é muito complexa. Embora os cientistas tenham feito um progresso significativo na compreensão da reconexão, ainda há muito o que aprender. "E entender a conexão entre turbulência e reconexão é ainda mais difícil, "disse Jongsoo Yoo, um físico do PPPL e co-autor do artigo. "Kendra fez um bom trabalho ao obter alguns novos insights sobre o processo."

Uma vez que sua análise foi aplicada apenas a uma região limitada da magnetosfera, Bergstedt espera que o algoritmo seja usado para estudar outras regiões. "Foi uma benção e uma maldição que eu olhei para uma região tão pequena, "Ela disse." É uma bênção porque eu posso olhar para este sistema como um todo e não comparar os fenômenos desta região com os fenômenos de outra região. "