A área do espaço controlada pelo campo magnético da Terra é chamada de magnetosfera. Dentro desta bolha magnética gigante, os cientistas observaram um campo elétrico que se estende desde a manhã até a noite na Terra. Esta energia elétrica em grande escala tem uma grande influência nas perturbações geomagnéticas, incluindo tempestades que podem perturbar satélites e comunicações.
Como a energia elétrica passa de carga positiva para carga negativa, os cientistas certa vez presumiram que a magnetosfera estava carregada positivamente pela manhã e negativamente à noite. No entanto, medições recentes por satélite derrubaram essa suposição de longa data, revelando que a distribuição real de carga é o oposto do que era esperado.
Esta descoberta surpreendente levou pesquisadores da Universidade de Kyoto, da Universidade de Nagoya e da Universidade de Kyushu a reconsiderar como as propriedades elétricas da magnetosfera são formadas e sustentadas.
Para testar suas hipóteses, a equipe usou simulações magnetohidrodinâmicas (MHD) em grande escala para recriar condições no espaço próximo à Terra. O modelo deles incluía um fluxo constante de vento solar de alta velocidade, um fluxo constante de partículas carregadas emitidas pelo Sol. Os resultados apoiam observações recentes de satélite, mostrando que o lado matinal da magnetosfera carrega uma carga negativa enquanto o lado oposto é positivo – mas este padrão não se aplica a todos os lugares.
Nas regiões polares, a polaridade da carga corresponde à teoria tradicional. Mais perto do equador, contudo, o padrão inverte-se numa vasta área, criando um contraste marcante entre as duas regiões.
Explica o mistério do movimento do plasma
“Na teoria convencional, a polaridade da carga deveria ser a mesma no plano equatorial e na região polar. Por que, então, vemos polaridades opostas entre essas regiões? Isso pode realmente ser explicado pelo movimento do plasma”, explica o autor correspondente Yusuke Ebihara, da Universidade de Kyoto.
Quando a energia magnética do Sol entra no campo magnético da Terra, ela se move no sentido horário em direção ao lado noturno do planeta e canaliza em direção aos pólos. Enquanto isso, as linhas do campo magnético da Terra vão do Hemisfério Sul ao Hemisfério Norte – para cima perto do equador e para baixo perto dos pólos. Esta anti-orientação entre o campo magnético e o fluxo de plasma leva a uma reversão da distribuição de carga entre as regiões.
“Tanto a força elétrica como a distribuição de carga são o resultado do movimento do plasma, não a causa”, diz Ibihara. Esta visão reformula a forma como os cientistas interpretam a atividade elétrica no ambiente espacial próximo da Terra.
Amplas implicações para a ciência planetária
A convecção de plasma – o fluxo em grande escala de partículas carregadas dentro da magnetosfera – impulsiona muitos fenômenos espaciais dinâmicos. Estudos recentes também sugerem que este movimento afeta os cinturões de radiação da Terra, que são regiões repletas de partículas de alta energia e que se movem rapidamente.
Ao elucidar como o movimento do plasma molda os campos elétricos, esta pesquisa aprofunda a compreensão do comportamento do plasma espacial em grande escala. Também esclarece processos semelhantes que ocorrem em outros mundos magnetizados, incluindo Júpiter e Saturno, expandindo a nossa compreensão de como os ambientes planetários evoluem em todo o Sistema Solar.
