572: DUAS NOVAS SONDAS SERÃO AS MAIS PRÓXIMAS DO SOL

A Solar Orbiter da ESA vai capturar as primeiras imagens das regiões polares do Sol, onde a tensão magnética se acumula e é libertada numa dança vivaça. Com lançamento previsto para 2020, o estudo do Sol pela Solar Orbiter vai lançar luz sobre a estrutura magnética e as muitas forças que moldam a actividade solar.
Crédito: sonda – ESA/ATG medialab; Sol – NASA/SDO/P. Testa (CfA)

À medida que são desenvolvidas ferramentas cada vez mais poderosas para estudar o espaço exterior ao nosso Sistema Solar, aprendemos mais sobre o mar aparentemente infinito de estrelas distantes e os seus curiosos elencos de planetas em órbita. Mas há apenas uma estrela para onde podemos viajar directamente e observar de perto – e é a nossa: o Sol.

Duas missões futuras levar-nos-ão, em breve, mais perto do Sol do que nunca, proporcionando a melhor chance, até agora, de descobrir as complexidades da actividade solar no nosso próprio Sistema Solar e de lançar luz sobre a própria natureza do espaço e das estrelas espalhadas por todo o Universo.

Juntas, a Parker Solar Probe da NASA e a Solar Orbiter da ESA podem resolver questões com décadas sobre o funcionamento interno da nossa estrela mais próxima. O seu estudo compreensivo e íntimo do Sol tem implicações importantes sobre como vivemos e exploramos: a energia do Sol alimenta a vida na Terra, mas também desencadeia eventos climáticos espaciais que podem representar um perigo para a tecnologia de que cada vez mais dependemos. Este clima espacial pode afectar as comunicações de rádio, afectar os satélites e os voos tripulados e – na pior das hipóteses – interferir com as redes eléctricas. Uma melhor compreensão dos processos fundamentais que impulsionam estes eventos solares poderá melhorar as previsões de quando ocorrem e como os seus efeitos podem ser sentidos na Terra.

“O nosso objectivo é entender como o Sol funciona e como afecta o ambiente espacial até ao ponto da previsibilidade,” afirma Chris St. Cyr, cientista do projecto Solar Orbiter no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. “Esta é realmente uma ciência orientada pela curiosidade.”

A Parker Solar Probe deverá ser lançada ainda este verão e a Solar Orbiter em 2020. Estas missões foram desenvolvidas independentemente, mas os seus objectivos científicos coordenados não são coincidência: a Parker Solar Probe a Solar Orbiter são colegas de equipa.

Estudando a coroa solar

Ambas as missões vão observar de perto a dinâmica da atmosfera exterior do Sol, chamada coroa. Da Terra, a coroa é visível apenas durante os eclipses solares totais, quando a Lua bloqueia a luz mais intensa do Sol e revela a estrutura fantasmagórica, branca e perolada da atmosfera exterior. Mas a coroa não é assim tão delicada quanto parece durante um eclipse solar total – muito do comportamento da coroa é imprevisível e não é bem compreendido.

Os gases carregados da coroa são movidos por um conjunto de leis da física que raramente estão envolvidas nas nossas experiências normais cá na Terra. Desvendar os detalhes do que faz com que as partículas carregadas e os campos magnéticos dancem e rodopiem pode ajudar-nos a melhor compreender dois mistérios extraordinários: o que torna a coroa muito mais quente do que a superfície solar e o que impulsiona o constante fluxo de material solar, o vento solar, a velocidades tão altas.

Podemos ver essa coroa de longe, e até medir o aspecto do vento solar à medida que passa pela Terra – mas isso é como medir um rio calmo a quilómetros de distância de uma cascata e tentar compreender a fonte da corrente. Só recentemente adquirimos a tecnologia capaz de suportar o calor e a radiação perto do Sol, de modo que, pela primeira, vamos para mais perto da fonte.

“A Parker Solar Probe e a Solar Orbiter empregam diferentes tipos de tecnologia, mas – como missões – elas serão complementares,” comenta Eri Christian, investigador da missão Parker Solar Probe em Goddard. “Vão tirar fotos da coroa do Sol ao mesmo tempo e vão ver algumas das mesmas estruturas – o que está a acontecer nos pólos do Sol e como essas mesmas estruturas se parecem no equador.”

A Parker Solar Probe atravessará um território inteiramente novo à medida que viaja para mais perto do Sol do que qualquer outra nave espacial – a cerca de 6,2 milhões de quilómetros da superfície solar. Se a Terra fosse reduzida para estar situada numa extremidade de um campo de futebol, com o Sol na outra, a missão ficaria dentro da pequena área do Sol. A detentora do recorde actual, a Helios B, uma missão solar do final da década de 1970, chegou apenas a metade do “meio-campo” solar.

A partir desse ponto de vista, as quatro “suites” de instrumentos científicos da Parker Solar Probe estão construídas para visualizar o vento solar e estudar os campos magnéticos, o plasma e as partículas energéticas – clarificando a verdadeira anatomia da atmosfera exterior do Sol. Esta informação esclarecerá o chamado problema do aquecimento coronal. Refere-se à realidade contra-intuitiva de que, embora as temperaturas na coroa possam chegar aos vários milhões de graus Celsius, a superfície solar subjacente, a fotosfera, ronda os 5500º C. Para apreciar completamente a estranheza dessa diferença de temperatura, imagine afastar-se de uma lareira e começar a sentir o ar em redor ficar muito mais quente.

A Solar Orbiter estará a menos de 24,1 milhões de quilómetros do Sol – mais próxima que a posição da Helios-B a metade do “meio-campo” do “campo de futebol solar” metafórico. Estará numa órbita altamente inclinada que poderá fornecer as primeiras imagens directas dos pólos do Sol – partes do Sol que ainda não compreendemos bem e que podem conter a chave para entender o que impulsiona a actividade constante e as erupções da nossa estrela.

Tanto a Parker Solar Probe como a Solar Orbiter vão estudar a influência mais difundida do Sol no Sistema Solar: o vento solar. O Sol expele constantemente um fluxo de gás magnetizado que preenche o Sistema Solar interior, chamado vento solar. Este vento solar interage com os campos magnéticos, com as atmosferas e até com as superfícies de mundos espalhados por todo o Sistema Solar. Na Terra, esta interacção pode desencadear auroras e por vezes atrapalhar os sistemas de comunicação e as redes eléctricas.

Os dados de missões anteriores levaram os cientistas a pensar que a coroa contribui para os processos que aceleram as partículas, impulsionando as incríveis velocidades do vento solar – que triplicam ao deixar o Sol e ao passar pela coroa. Actualmente, o vento solar percorre 148 milhões de quilómetros até atingir as sondas que o medem – tempo mais que suficiente para que esse fluxo de gases carregados se misture com outras partículas que viajam pelo espaço e perca algumas das suas características específicas. A Parker Solar Probe vai captar o vento solar assim que se forma e deixa a coroa, enviando de volta à Terra algumas das medições mais pristinas do vento solar já registadas. A perspectiva da Solar Orbiter, que dará uma boa olhadela aos polos do Sol, vai complementar o estudo do vento solar pela Parker Solar Probe, porque permite com que os cientistas observem como a estrutura e o comportamento do vento solar variam a diferentes latitudes.

A Solar Orbiter também fará uso da sua órbita única para entender melhor os campos magnéticos do Sol; algumas das actividades magnéticas mais interessantes do Sol estão concentradas nos pólos. Mas como a Terra orbita num plano mais ou menos em linha com o equador solar, nós normalmente não temos uma boa visão dos pólos de longe. É um pouco como tentar ver o cume do Monte Evereste a partir da base da montanha.

Essa visão dos pólos também vai ajudar-nos a melhor compreender a natureza geral do campo magnético do Sol, vivaz e enorme, estendendo-se muito além da órbita de Neptuno. O campo magnético do Sol é tão abrangente em grande parte por causa do vento solar: à medida que o vento solar flui para fora, transporta com ele o campo magnético do Sol, criando uma vasta bolha a que chamamos heliosfera. Dentro da heliosfera, o vento solar determina a própria natureza das atmosferas planetárias. Os limites da heliosfera são moldados pela forma como o Sol interage com o espaço interestelar. Desde a passagem da Voyager 1 pela heliopausa em 2012 que sabemos que essas fronteiras protegem dramaticamente o Sistema Solar interno contra a radiação galáctica.

Ainda não está claro como, exactamente, o campo magnético do Sol é gerado ou estruturado nas profundezas do Sol – embora saibamos que campos magnéticos intensos em redor dos pólos impulsionem a variabilidade do Sol, provocando erupções solares e ejecções de massa coronal. A Solar Orbiter vai pairar sobre a mesma região da atmosfera solar durante vários dias de cada vez enquanto os cientistas observam a tensão a acumular-se e a soltar-se em torno dos pólos. Essas observações podem levar a uma melhor compreensão dos processos físicos que, em última análise, geram o campo magnético do Sol.

Juntas, a Parker Solar Probe e a Solar Orbiter aperfeiçoarão o nosso conhecimento do Sol e da heliosfera. Ao longo do caminho, é possível que estas missões apresentem ainda mais perguntas do que respostas – um problema que os cientistas aguardam ansiosamente.

“Há perguntas que nos incomodam há muito tempo,” comenta Adam Szabo, cientista da missão Parker Solar Probe em Goddard. “Estamos a tentar decifrar o que acontece perto do Sol e a solução óbvia é simplesmente ir até lá. Mal podemos esperar – não apenas eu, mas toda a comunidade.”

Astronomia On-line
22 de Maio de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=1b6081ae_1526984394602]