Um esforço de pesquisa liderado pelo Dr. Atsuki Shinbori

Um esforço de pesquisa liderado pelo Dr. Atsuki Shinbori do Instituto de Pesquisa Espaço-Terra 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 tanto a plasmasfera quanto a ionosfera reagem durante distúrbios solares intensos e oferecem insights que podem melhorar as previsões de interrupções em satélites, problemas de GPS e questões de comunicação causadas por clima espacial extremo.

Satélite Arase Captura uma Colapso Raro da Plasmasfera

Lançado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em 2016, o satélite Arase viaja pela plasmasfera da Terra e mede ondas de plasma e campos magnéticos. Durante a supertempestade de maio de 2024, estava em uma posição ideal para registrar a severa compressão da plasmasfera e a longa recuperação que se seguiu. Essa foi a primeira vez que os cientistas tiveram dados contínuos e diretos mostrando a plasmasfera se contraindo a uma altitude tão baixa durante uma supertempestade.

“Acompanhamos 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. Monitorar ambas as camadas nos mostrou o quão dramaticamente a plasmasfera se contraiu e por que a recuperação demorou tanto,” explicou o Dr. Shinbori.

Supertempestade Leva a Plasmasfera a Altitudes Recordes

A plasmasfera trabalha com o campo magnético da Terra para ajudar a bloquear partículas carregadas prejudiciais do Sol e do espaço profundo, oferecendo proteção natural para satélites e outras tecnologias. Em condições normais, essa região se estende longe da Terra, mas a tempestade de maio forçou sua borda externa a se mover de cerca de 44.000 km acima da superfície para apenas 9.600 km.

A tempestade se formou após várias erupções significativas 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 habitual. Sua recuperação foi incomumente lenta, levando mais de quatro dias para se reabastecer, o que é o maior tempo de recuperação registrado desde que o Arase começou a monitorar a região em 2017.

“Descobrimos que a tempestade inicialmente causou um aquecimento intenso perto dos polos, mas mais tarde isso levou a uma grande queda de partículas carregadas por toda a 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 Empurra as Auroras Mais Perto do Equador

Durante o pico da tempestade, a atividade do Sol comprimiu o campo magnético da Terra de tal forma que partículas carregadas conseguiram 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.

Normalmente, as auroras ocorrem perto dos polos porque o campo magnético da Terra canaliza partículas solares na atmosfera lá. Essa tempestade foi poderosa o suficiente para deslocar a zona auroral muito além de sua localização habitual perto dos círculos ártico e antártico, produzindo exibições em regiões de médias latitudes, como Japão, México e sul da Europa — áreas onde auroras raramente são vistas. Tempestades geomagnéticas mais fortes permitem que as luzes cheguem a 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 na atmosfera superior 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 normalmente leva apenas um ou dois dias, mas neste caso a recuperação se estendeu por quatro dias devido a um fenômeno conhecido como tempestade negativa. Em uma tempestade negativa, os níveis de partículas na ionosfera caem acentuadamente 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 podem ser detectadas apenas usando satélites.

“A tempestade negativa atrasou 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 essas Descobertas Importam para o Clima Espacial e a Tecnologia

Esses resultados fornecem uma compreensão mais clara de como a plasmasfera muda durante uma supertempestade solar 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 de rádio foram interrompidas. Saber quanto tempo a camada de plasma da Terra leva para se recuperar de tais distúrbios é essencial para prever futuros climas espaciais e proteger a tecnologia que depende de condições estáveis no espaço próximo à Terra.