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As observações ligam a turbulência na ionosfera-uma região essencial para as comunicações-com distúrbios distantes associados ao campo magnético da Terra.
A turbulência plasmática na ionosfera da Terra pode interromper as comunicações de rádio, o sistema GPS e até a conectividade international da Web. No entanto, permanece difícil de prever, pois depende de eventos complexos ligados ao fluxo constante de partículas solares chamadas vento photo voltaic. Agora, os pesquisadores mostraram que um período de intensa turbulência em um native na ionosfera tinha uma causa específica em oscilações de campo elétrico quase simultâneas a cerca de 20.000 km de distância (1). Esse gatilho estava localizado dentro do plasma associado ao campo magnético da Terra, muito acima da atmosfera. A descoberta pode ajudar os pesquisadores a melhorar as técnicas para monitorar e prever o clima espacial.
As tempestades elétricas produzem turbulência plasmática particularmente intensa na região eletrônica da ionosfera, que fica 90-150 km acima da superfície da Terra. Essas tempestades podem ser fortemente influenciadas por eventos na magnetosfera, uma região que se estende muito acima da atmosfera às áreas onde o campo magnético da Terra interage com o vento photo voltaic. Mas muitos detalhes permanecem desconhecidos. “Não sabemos exatamente como essa conexão (magnetosfera -ionosfera) se manifesta nos vários processos físicos que são ativos ao redor da Terra”, diz Magnus Ivarsen, da Universidade de Oslo, na Noruega. Ivarsen e seus colegas agora acreditam que encontraram evidências de uma ligação entre turbulência ionosférica e um gatilho na magnetosfera.
Ivarsen e colegas procuraram essa conexão, explorando dois sistemas observacionais distintos que reúnem dados simultaneamente nas principais regiões da ionosfera e da magnetosfera que são conhecidas por interagir. Entre janeiro de 2020 e junho de 2023, a ARASE, uma espaçonave japonesa de magnetosfera inside, coletou dados sobre atividade magnetosférica acima do hemisfério norte. Os pesquisadores combinaram esse conjunto de dados com outros dados coletados por uma instalação de radar canadense chamada Icebear. Este observatório baseado no solo examina a ionosfera com radar, procurando reflexões, que indicam turbulência plasmática causada por auroras ativas.
Usando esses dois conjuntos de dados, a equipe procurou correlações entre eventos na ionosfera e na magnetosfera e encontrou um evento significativo. Os dados do radar mostraram um cluster de curta duração de alguns milhares de ecos de radar detectados em um intervalo de 12 minutos em 12 de maio de 2021. O adarsen diz que os ecos de radar apareceram entre dois manchas aurorais pulsantes.
Significativamente, os dados do ARASE mostraram – segundo antes – uma explosão de atividade em uma região da magnetosfera que estava próxima em termos de latitude e longitude. Ivarsen e seus colegas apontam para essa atividade como a causa da turbulência ionosférica. O satélite media campos elétricos fortes flutuando em frequências entre 0,1 e 20 kHz, uma faixa correspondente a dois tipos de ondas plasmáticas que são geradas por interações de ondas -partículas associadas ao vento photo voltaic
“É surpreendente que você observe dois sinais turbulentos (que são) separados por 5 vezes o raio da Terra”, diz Ivarsen. E ele diz que a forma e o tempo dos sinais correspondem a um alto grau de precisão.
A única explicação viável que a equipe poderia encontrar para essa detecção coincidente foi que as interações ondas -partículas na magnetosfera transferiam energia para elétrons na região observada. Esses elétrons então produziram rajadas localizadas de luz semelhantes às luzes do norte que, por sua vez, causaram ionização de moléculas de ar e aprimoramentos de campo elétrico na região eletrônica da ionosfera. Como resultado, parece que a detecção de turbulência de plasma em pequena escala na região eletrônica sinaliza uma maior entrada de energia na magnetosfera, a força motriz por trás dos eventos climáticos espaciais, diz Ivarsen.
“Este artigo ajuda a martelar a conexão entre correntes altas na magnetosfera e turbulência plasmática na ionosfera inferior”, diz Meers Oppenheim, especialista em física de plasma espacial da Universidade de Boston. “O problema que os cientistas têm há muito tempo é que as correntes elétricas fortes e filamentadas se aproximam da ionosfera, e é muito difícil segui -las da magnetosfera até a ionosfera. Este artigo finalmente parece fazer isso.”
Ivarsen espera que observações futuras possam reunir um conjunto mais extenso de dados que caracterizam esse tipo de produção de turbulência ionosférica por processos magnetosféricos. “Esperamos que nosso trabalho possa ajudar a entender melhor quando e onde os sinais de comunicação de rádio são interrompidos por processos espaciais imprevisíveis e talvez permitam previsões semelhantes à previsão do tempo”.
–Mark Buchanan
Mark Buchanan é um escritor de ciências freelancers que divide seu tempo entre Abergavenny, Reino Unido, e Notre Dame de Courson, França.
Referências
- MF adarsen et al.“Assinatura plasmática característica da região eletrônica de interações magnetossoféricas de partículas de ondas”. Phys. Rev. Lett. 134145201 (2025).
