Sol – Poderá estar perto o desvendar de um dos maiores mistérios

O nosso Sol é ainda hoje uma estrela rodeada de mistérios. Apesar de nos últimos anos, a tecnologia ter ajudado a responder a muitas perguntas, ainda há mistérios por desvendar. Contudo, um dos maiores e mais antigos mistérios que rodeiam, literalmente, o nosso Sol ainda está por responder: porque é que a sua atmosfera exterior é mais quente do que a sua escaldante superfície?

Investigadores da Universidade de Michigan acreditam possuir a resposta e esperam prová-lo com a ajuda da sonda Solar Parker Probe da NASA.

Solar Parker Probe da NASA poderá desvendar o mistério

Daqui a aproximadamente dois anos, a sonda será a primeira nave feita pelo Homem a entrar na zona em torno do Sol. Desta forma, estará onde o aquecimento parece fundamentalmente diferente daquilo já visto no espaço. Isto permitirá que testem a sua teoria de que o aquecimento é devido a pequenas ondas magnéticas que viajam para a frente e para trás dentro da zona.

A resolução deste enigma irá permitir aos cientistas entender e prever de forma mais concerta o clima solar, que pode representar sérias ameaças à rede elétrica da Terra. E o primeiro passo é determinar onde o aquecimento da atmosfera exterior do Sol começa e termina - um quebra-cabeças sem escassez de teorias.

Seja qual for a física por trás desse superaquecimento, é um quebra-cabeças que nos olha nos olhos há 500 anos. Daqui a apenas dois anos, a Parker Solar Probe finalmente revelará a resposta.

Disse Justin Kasper, professor de ciências climáticas e espaciais da Universidade de Michigan e investigador principal da missão Parker.

Gráfico que ilustra o ponto de Alfvén e as ondas Alfvén. | Crédito: Universidade de Michigan

A teoria dos cientistas e o modo como vão usar a sonda para a testar, foi apresentada num artigo publicado dia 4 de junho na revista The Astrophysical Journal Letters.

Há uma zona no Sol que tem deixado os cientistas intrigados

Nesta "zona de aquecimento preferencial", acima da superfície do Sol, as temperaturas sobem globalmente. Ainda mais bizarro, os elementos individuais são aquecidos a diferentes temperaturas, ou preferencialmente. Alguns iões mais pesados são superaquecidos até ficarem 10 vezes mais quentes do que o hidrogénio que está em toda a parte nesta área - mais quente que a superfície do Sol.

Estas altas temperaturas fazem com que a atmosfera solar cresça para muitas vezes o diâmetro do Sol e são a razão pela qual vemos a coroa estendida durante os eclipses solares. Nesse sentido, comentou Kasper, o mistério do aquecimento coronal é conhecido dos astrónomos há mais de meio milénio, mesmo que as altas temperaturas só tenham sido apreciadas apenas no último século.

Esta mesma zona apresenta "ondas Alfvén" hidromagnéticas que se movem para a frente e para trás entre a sua orla mais externa e a superfície do Sol. Na extremidade, chamada ponto de Alfvén, o vento solar move-se mais depressa do que a velocidade de Alfvén, e as ondas não podem mais viajar de volta para o Sol.

Quando estamos abaixo do ponto de Alfvén, estamos nesta sopa de ondas. As partículas carregadas são desviadas e aceleradas pelas ondas vindas de todas as direções.

Explicou Kasper.

Conhecer melhor o ponto de Alfvén do Sol

Ao tentar estimar a que distância da superfície do Sol este aquecimento preferencial é interrompido, a equipa da Universidade de Michigan examinou décadas de observações do vento solar pela sonda Wind da NASA.

Eles observaram o quanto do aumento da temperatura do hélio, perto do Sol, era eliminado pelas colisões entre os iões no vento solar enquanto viajam até à Terra. A observação do decaimento da temperatura do hélio permitiu com que medissem a distância até à orla externa da zona.

Pegamos em todos os dados e tratamo-los como um cronómetro para descobrir quanto tempo passou desde que o vento foi superaquecido. Dado que sabemos a velocidade a que esse vento se desloca, podemos converter a informação a uma distância.

Referiu o investigador.

Esses cálculos colocam a orla externa da zona de superaquecimento a cerca de 10 a 50 raios solares da superfície. Era impossível ser mais definitivo, pois alguns valores só podem ser adivinhados.

Inicialmente, Kasper não pensou em comparar a sua estimativa da localização da zona com o ponto Alfvén, mas queria saber se havia uma localização fisicamente significativa no espaço que produz o limite externo.

Depois de ler que o ponto Alfvén e outras superfícies foram observadas a expandir e a contrair com a atividade solar, Kasper e o coautor Kristopher Klein, ex-pós-doc da mesma Universidade e novo docente da Universidade do Arizona, voltam a trabalhar a sua análise procurando mudanças, ano após ano, em vez de considerar toda a missão da sonda Wind.

Para minha surpresa, o limite externo da zona de aquecimento preferencial e o ponto Alfvén moveram-se de maneira totalmente previsível, apesar de serem cálculos completamente independentes. Sobrepomos os gráficos um sobre o outro e fazem exatamente a mesma coisa ao longo do tempo.

Sublinhou Kasper.

Parker Solar Probe fez o que nenhum outro objeto feito pelo homem fez

Então, será que o ponto Alfvén marca a fronteira externa da zona de aquecimento? E o que está exatamente a mudar sob o ponto de Alfvén que superaquece iões pesados?

A estas questões deverão ser dadas respostas nos próximos dois anos. A Parker Solar Probe levantou voo em agosto de 2018 e já teve o seu primeiro encontro com o Sol em novembro de 2018 - aproximando-se já do Sol mais do que qualquer outro objeto feito pelo Homem.

Nos próximos anos, a Parker aproximar-se-á cada vez mais a cada passagem até que caia abaixo do ponto de Alfvén. No seu artigo, Kasper e Klein preveem que deve entrar na zona de aquecimento preferencial em 2021, à medida que a fronteira se expande com o aumento da atividade solar. De seguida, NASA terá informações diretas da fonte para responder a todos os tipos de perguntas de longa data.

Com a Parker Solar Probe, vamos poder determinar definitivamente, através de medições locais, quais os processos que levam à aceleração do vento solar e ao aquecimento preferencial de certos elementos. As previsões neste artigo sugerem que estes processos estão a operar abaixo da superfície de Alfvén, uma região perto do Sol que nenhuma nave ainda visitou, o que significa que estes processos preferenciais de aquecimento nunca foram medidos diretamente.

Concluiu Klein.

Kasper é o investigador principal da Investigação SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) da Parker Solar Probe. Os sensores da SWEAP recolhem partículas do vento solar e coronais durante cada encontro para medir a velocidade, temperatura e densidade e esclarecem o mistério do aquecimento.