Descoberta de jatos de plasma supersónicos

Com a apresentação destas descobertas, na semana passada, na Swarm Science Meeting, no Canadá, cientistas da Universidade de Calgary explicaram como usaram medições do trio de satélites Swarm para criar sobre o que já era conhecido sobre as vastas camadas de corrente elétrica na atmosfera superior.

A teoria de que há enormes correntes elétricas, movidas pelo vento solar e guiadas através da ionosfera pelo campo magnético da Terra, foi postulada há mais de um século pelo cientista norueguês Kristian Birkeland.

Só nos anos 70, após o advento dos satélites, essas “correntes de Birkeland” foram confirmadas por medições diretas feitas no espaço.

Estas correntes levam até 1 TW de energia elétrica para a atmosfera superior - cerca de 30 vezes a energia consumida em Nova Iorque durante uma onda de calor.

Estas correntes também são responsáveis pelos ‘arcos de aurora’, as familiares cortinas verdes, de movimento lento, que se podem estender de horizonte a horizonte.

Enquanto muito se sabe sobre esses sistemas de correntes, observações recentes pelos satélites Swarm revelaram que estão associados com grandes campos elétricos.

Estes campos, que são mais fortes no inverno, ocorrem onde as correntes de Birkeland para cima e para baixo conectam através da ionosfera.

Bill Archer, da Universidade de Calgary, explicou: “Ao utilizar dados dos instrumentos de campo elétrico dos satélites Swarm, descobrimos que estes fortes campos elétricos impulsionam jatos de plasma supersónicos.

“Os jatos, aos quais chamamos de “fluxos fronteiriços das correntes de Birkeland”, marcam claramente a fronteira entre as camadas de correntes movendo-se em direção oposta e levam a condições extremas na atmosfera superior.

“Estas podem conduzir a ionosfera a temperaturas próximas de 10 000°C e alterar a sua composição química. Também fazem com que a ionosfera flua para cima para altitudes mais elevadas, onde a energização adicional pode levar à perda de material atmosférico para o espaço.”

David Knudsen, também da Universidade de Calgary, acrescentou: “Estas descobertas recentes pelos satélites Swarm acrescentam conhecimento sobre o potencial elétrico e, portanto, de tensão, para a nossa compreensão do circuito das correntes de Birkeland, talvez a característica estrutural mais amplamente reconhecida do sistema acoplado magnetosfera-ionosfera.”

Esta descoberta é apenas uma das novas descobertas apresentadas na reunião científica da semana passada dedicada à missão Swarm. Também apresentado e focado nas correntes de Birkeland, por exemplo, o trio Swarm foi utilizado para confirmar que estas correntes são mais fortes no hemisfério norte e variam com a estação.

Desde que foram lançados em 2013, os idênticos satélites Swarm têm medido e desvendado os diferentes sinais magnéticos que derivam do núcleo, manto, crosta, oceanos, ionosfera e magnetosfera da Terra.

Para além de um pacote de instrumentos para fazer tais medições, cada satélite possui um instrumento de campo elétrico posicionado na frente para medir a densidade, movimento e velocidade do plasma.

Rune Floberghagen, diretor da missão Swarm da ESA, disse: “O instrumento de campo elétrico é o primeiro fotómetro ionosférico em órbita, por isso é muito emocionante ver resultados tão fantásticos graças a este novo instrumento.

“A dedicação dos cientistas que trabalham com os dados da missão nunca deixa de me surpreender e estamos a ver alguns resultados brilhantes, como este, discutido na reunião da semana passada.

“A missão Swarm está realmente a abrir os nossos olhos para o funcionamento do planeta, desde o fundo do núcleo da Terra até à parte mais alta da nossa atmosfera.”