p Enquanto a Terra orbita o sol em velocidade supersônica, ele abre um caminho através do vento solar. Este fluxo rápido de partículas carregadas, ou plasma, lançados das camadas externas do Sol bombardeariam a atmosfera da Terra, se não fosse pela proteção do campo magnético da Terra. p Assim como um barco a motor cria uma onda em forma de arco à sua frente enquanto o casco empurra a água, A Terra cria um efeito semelhante - chamado de choque de proa - à medida que empurra o vento solar. Os cientistas procuraram explicar como o campo magnético da Terra pode afastar o poderoso vento solar sem desencadear calamidades. Eles sabem parte da resposta há muito tempo:o choque de arco converte a energia do vento solar em calor armazenado em elétrons e íons. Mas agora, os pesquisadores têm novas pistas importantes sobre como esse processo ocorre.

p Um estudo liderado pela Universidade de Maryland descreve as primeiras observações do processo de aquecimento de elétrons no choque de arco da Terra. Os pesquisadores descobriram que quando os elétrons do vento solar encontram o choque do arco, eles aceleram momentaneamente a uma velocidade tão alta que o fluxo de elétrons se torna instável e se quebra. Este processo de decomposição rouba dos elétrons sua alta velocidade e converte a energia em calor.

p Os resultados adicionam uma nova dimensão importante para a compreensão dos cientistas do campo magnético da Terra e sua capacidade de proteger o planeta de partículas nocivas e radiação. O artigo de pesquisa foi publicado na revista Cartas de revisão física em 31 de maio, 2018.

p "Se você fosse ficar no topo de uma montanha, você pode ser derrubado por um vento rápido, "explicou Li-Jen Chen, autor principal do estudo e cientista pesquisador associado do Departamento de Astronomia da UMD. "Felizmente, conforme o vento solar colide com o campo magnético da Terra, o amortecedor de proa nos protege reduzindo a velocidade do vento e mudando-o para um bom, brisa quente. Agora temos uma ideia melhor de como isso acontece. "

p Os cientistas obtiveram seus dados da missão Magnetospheric Multiscale (MMS) da NASA. A missão MMS consiste em quatro satélites idênticos que carregam instrumentos para estudar a física do campo magnético da Terra conforme ele interage com o vento solar. Os satélites obtiveram medições tridimensionais a cada 30 milissegundos, resultando em centenas de medições dentro da camada de choque do arco. Esses de alta frequência, medições precisas da missão MMS foram críticas para o estudo.

p "As medições extremamente rápidas do MMS nos permitiram finalmente ver o processo de aquecimento de elétrons na fina camada de choque, "disse Thomas Moore, um cientista sênior do projeto no Goddard Space Flight Center da NASA e um co-autor do estudo. "Isso é inovador porque agora temos a capacidade de identificar o mecanismo em funcionamento, em vez de apenas observar suas consequências. "

p Os cientistas sabem há algum tempo que o choque de arco é de alguma forma capaz de converter a energia dos elétrons em calor sem qualquer colisão direta entre os elétrons. Isso significa que o atrito - uma forma comum de gerar calor aqui na Terra - não é responsável pelo aquecimento do elétron no choque de arco.

p "As novas observações da aceleração do elétron no choque de arco reescrevem a compreensão atual do aquecimento do elétron, "disse Chen, que também é um cientista pesquisador no Goddard Space Flight Center da NASA. "Por exemplo, os pesquisadores não esperavam que o choque de proa pudesse acelerar o fluxo de elétrons do vento solar às velocidades que observamos. "

p Em uma fase anterior da missão MMS, os satélites normalmente orbitavam muito mais perto da Terra, então eles geralmente perdiam o choque do arco. Contudo, uma explosão inesperada de vento solar empurrou o choque da proa para mais perto da Terra, permitindo que os satélites capturem dados raros e informativos.

p Aproveitando esta vantagem, os pesquisadores observaram o fluxo de elétrons do vento solar antes, durante e após o encontro com o choque do arco. O fluxo de elétrons acelerado pelo choque levou apenas 90 milissegundos para desestabilizar e quebrar totalmente.

p "O estudo do aquecimento de elétrons é importante não apenas para entender como o choque em arco protege a Terra, mas potencialmente para satélites, viagens espaciais e talvez explorar outros planetas no futuro, "Chen disse.

p Ao dar a primeira imagem clara do que os elétrons no choque de arco estão fazendo, Chen e seus colaboradores esperam encorajar outros cientistas a realizar simulações de computador, outras observações espaciais e experimentos de laboratório sobre aquecimento de elétrons. Chen também espera se aprofundar mais nos mecanismos pelos quais o choque de arco acelera o fluxo de elétrons.

p "Tipicamente, os cientistas têm simulações ou teorias para prever o que está acontecendo e, em seguida, projetam experimentos para medi-lo, "Disse Chen." Desta vez é o contrário:a medição veio primeiro. A simulação e a teoria terão que ser alcançadas. "