Uma supertempestade geomagnética é uma das formas mais extremas de tempo espacial, criada quando o Sol envia enormes explosões de energia e partículas carregadas em direção à Terra. Esses eventos poderosos ocorrem raramente, geralmente aparecendo apenas uma vez a cada 20 a 25 anos. Em 10 e 11 de maio de 2024, a Terra foi atingida pelo evento mais forte desse tipo em mais de duas décadas, conhecido como a tempestade Gannon ou tempestade do Dia das Mães.
Um esforço de pesquisa liderado pelo Dr. Atsuki Shinbori do Instituto de Pesquisa Espacial e Ambiental da Universidade de Nagoya reuniu observações diretas durante a tempestade e produziu a primeira visão detalhada de como um evento desse tipo comprime a plasmasfera da Terra (uma região protetora de partículas carregadas ao redor do planeta). Os resultados, publicados na Earth, Planets and Space, mostram como a plasmasfera e a ionosfera reagem durante distúrbios solares intensos e oferecem insights que podem melhorar as previsões de perturbações em satélites, problemas com GPS e questões de comunicação causadas por um clima espacial extremo.
Satélite Arase Captura um Raro Colapso da Plasmasfera
Lançado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em 2016, o satélite Arase atravessa a plasmasfera da Terra e mede ondas de plasma e campos magnéticos. Durante a supertempestade de maio de 2024, ele estava em uma posição ideal para registrar a compressão severa da plasmasfera e a longa e lenta recuperação que se seguiu. Este foi o primeiro momento em que os cientistas obtiveram dados contínuos e diretos mostrando a plasmasfera se contraindo a uma altitude tão baixa durante uma supertempestade.
“Monitoramos as mudanças na plasmasfera usando o satélite Arase e utilizamos receptores de GPS em solo para monitorar a ionosfera — a fonte de partículas carregadas que reabastecem a plasmasfera. O monitoramento de ambas as camadas nos mostrou como a plasmasfera se contraiu dramaticamente e por que a recuperação levou tanto tempo”, explicou o Dr. Shinbori.
Supertempestade Leva a Plasmasfera a Altitudes Recorde Baixas
A plasmasfera trabalha com o campo magnético da Terra para ajudar a bloquear partículas carregadas nocivas do Sol e do espaço profundo, oferecendo proteção natural para satélites e outras tecnologias. Em condições normais, esta região se estende longe da Terra, mas a tempestade de maio forçou sua borda externa a se mover para dentro, de cerca de 44.000 km acima da superfície para apenas 9.600 km.
A tempestade se formou após várias erupções importantes no Sol que liberaram bilhões de toneladas de partículas carregadas em direção à Terra. Em apenas nove horas, a plasmasfera foi comprimida para cerca de um quinto de seu tamanho usual. Sua recuperação foi incomumente lenta, levando mais de quatro dias para ser reabastecida, o que representa o maior tempo de recuperação registrado desde que o Arase começou a monitorar a região em 2017.
“Descobrimos que a tempestade primeiro causou um aquecimento intenso perto dos polos, mas depois isso levou a uma grande queda nas partículas carregadas na ionosfera, o que atrasou a recuperação. Essa interrupção prolongada pode afetar a precisão do GPS, interferir nas operações de satélites e complicar a previsão do clima espacial”, observou o Dr. Shinbori.
Supertempestade Leva Auroras Mais Perto do Equador
Durante o pico da tempestade, a atividade solar comprimiu tanto o campo magnético da Terra que partículas carregadas puderam viajar muito mais longe ao longo das linhas do campo magnético em direção ao equador. Como resultado, auroras vívidas apareceram em lugares que raramente as experimentam.
Auroras normalmente ocorrem perto dos polos porque o campo magnético da Terra canaliza partículas solares na atmosfera nessas regiões. Esta tempestade foi poderosa o suficiente para deslocar a zona auroral muito além de sua localização usual perto dos círculos Ártico e Antártico, produzindo exibições em regiões de médias latitudes, como Japão, México e sul da Europa — áreas onde auroras são raramente vistas. Tempestades geomagnéticas mais fortes permitem que as luzes atinjam regiões cada vez mais equatoriais.
Tempestades Negativas Atrasam o Retorno da Plasmasfera ao Normal
Cerca de uma hora após a chegada da supertempestade, partículas carregadas surgiram através da alta atmosfera da Terra em altas latitudes e fluiram em direção ao cap polar. À medida que a tempestade enfraquecia, a plasmasfera começou a se reabastecer com partículas fornecidas pela ionosfera.
Esse processo de reabastecimento geralmente leva apenas um dia ou dois, mas neste caso a recuperação se estendeu a quatro dias devido a um fenômeno conhecido como tempestade negativa. Em uma tempestade negativa, os níveis de partículas na ionosfera caem abruptamente em grandes áreas quando o aquecimento intenso altera a química atmosférica. Isso reduz os íons de oxigênio que ajudam a criar partículas de hidrogênio necessárias para restaurar a plasmasfera. Tempestades negativas são invisíveis e só podem ser detectadas usando satélites.
“A tempestade negativa desacelerou a recuperação ao alterar a química atmosférica e cortar o suprimento de partículas para a plasmasfera. Essa ligação entre tempestades negativas e recuperação atrasada nunca havia sido claramente observada antes”, disse o Dr. Shinbori.
Por que Esses Resultados São Importantes para o Clima Espacial e a Tecnologia
Esses resultados fornecem uma compreensão mais clara de como a plasmasfera muda durante uma tempestade solar severa e como a energia se move por essa região do espaço. Vários satélites experimentaram problemas elétricos ou pararam de transmitir dados durante o evento, os sinais de GPS tornaram-se menos precisos e as comunicações por rádio foram interrompidas. Saber quanto tempo a camada de plasma da Terra leva para se recuperar de tais distúrbios é essencial para prever o clima espacial futuro e proteger a tecnologia que depende de condições estáveis no espaço próximo à Terra.