O Universo: magnetismo

No inicio era a escuridão e depois...BANG! Todos os dias novas descobertas revelam os misteriosos, surpreendentes e mortíferos segredos de um lugar que pode um dia ser o responsável pelo nosso fim. Vem comigo nesta viagem: o Universo: magnetismo.

Num relatório de investigação de 2009 efetuado pela Academia Nacional de Ciências dos EUA é efetivamente explicito que a catástrofe global do magnetismo solar já devia ter acontecido.

Na primavera de 2013, as auroras boreais deslumbram milhares de pessoas nos céus noturnos de Nova York, Chicago, Washington D.C. e inclusive pela Europa. Estas auroras são o resultado de uma injeção de massa coronal (CNE), isto é, uma enorme erupção magnética vinda do sol. O campo magnético extremo é como uma erupção vinda do sol com cerca de 10 a 25 joules de energia, uma energia 100 milhões de vezes maior que o maior engenho já alguma vez construído pelo homem. 

Milhares de milhões de toneladas de material solar projetados pelo espaço, com carga elétrica magneticamente polarizada na direção do planeta Terra. Com cerca de 160 mil quilómetros de diâmetro e sendo um terço do tamanho do sol, comparativamente, seria como acelerar todo o rio Mississipi para fazer com que se movesse a 1 milhão e 360 mil quilómetros por hora em direção à terra. 

Hipoteticamente, os Cientistas do Centro Espacial Goddard da NASA, observam a erupção solar mas esta seria mais rápida do que previram, nomeadamente, cerca de 90 segundos depois de verem as luzes da aurora boreal, a maior parte do continente americano fica às escuras. A tempestade magnética envia uma voltagem ultra alta através das linhas de alta tensão por toda a América do Norte, criando um campo magnético tão forte que acaba por criar outra corrente...esta torna-se tão forte que derrete os cabos, a energia liberta-se e faz explodir os transformadores. 

Cidade atrás de cidade...os transformadores explodem e deixa milhares de pessoas sem energia elétrica, e assim sendo igualmente sem comunicações: sem telefones, televisão, rádio, nem internet. Danificaria tantos transformadores, que seria preciso vários anos (se não décadas, já que cada gerador para ser construído de raiz, são necessários cerca de 6 meses) para os substituir. 

Sem energia, dá-se o colapso da infraestrutura, a primeira coisa a desaparecer seria a água. Sem eletricidade para as bombas, a água potável de uma cidade deixa de correr no espaço de um dia. O mesmo se verifica nas bombas de gasolina e estações de serviço, já que sem combustível o serviço de camionagem e entregas aos supermercados param. A população fica impedida de deixar as cidades visto não haver combustível para adicionar no depósito do carro; não podem usar o cartão multibanco, porque não há energia elétrica. Basicamente, voltaríamos à idade das trevas, isto porque a tempestade magnética arrasou todo o hemisfério norte, percorrendo todo o continente, praticamente dando origem a um apocalipse magnético. Perderia-se milhões de vidas humanas e animais, sendo também destruída toda a capacidade tecnológica.  

Enquanto sociedade não estamos preparados para um corte repentino no sistema de distribuição energética.
Poderemos evitar este cenário? Possivelmente...mas só conhecendo uma das forças mais importantes do Universo e das menos compreendidas: o magnetismo. O magnetismo é fulcral para se compreender parte da física, visto afetar diversos pontos: a forma como as estrelas se condensam, a forma como as galáxias se formam e a forma como os buracos negros colapsam. 

O magnetismo está presente em toda a parte e em quase tudo, sendo uma das quatro forças fundamentais da física, as forças que mantém o Universo como um todo: a força nuclear, que mantém os átomos unidos; a fraca força nuclear, que mantém unidas as partículas e os átomos; a gravidade, a força que atrai todos os objetos entre si e o eletromagnetismo. 

Embora seja uma fonte fundamental, o magnetismo é na sociedade, um pouco ignorado, isto é, além de utilizarmos hímenes para prender objetos ao frigorífico, raramente estão presentes no quotidiano das pessoas comuns. Na verdade, não sentimos um campo magnético, ou seja, se passarmos um hímen por cima do nosso corpo, não existe qualquer interação. 

A componente chave do magnetismo é que atrai e repele, exemplificando: tendo dois hímenes e encostando-os um ao outro, temos de puxar com força para que se separarem. Mas também se podem repelir, isto é, colocamos um hímen numa mesa de madeira, se tentarmos pousar o outro hímen em cima ele irá afastar-se, faz um género de ricochete.

A verdade é que a única coisa que impede as pessoas de atravessar paredes ou cair pelo chão é o magnetismo. As moléculas e os átomos são extremamente pequenos e o espaço entre átomos é extremamente grande. A um nível atómico quase tudo é composto de um espaço vazio. A distância dos eletrões que orbitam à volta dos protões no núcleo é imensa. 

Não são os átomos em si, mas sim o campo magnético que torna a matéria sólida e que impede uma pessoa de atravessar as paredes. A força magnética atrai e repele ao longo de linhas de campo. Exemplificando, podemos pegar num hímen, colocar um papel sobre ele e cobrir o papel com limalha de ferro, a limalha de ferro irá alinhar ao longo das linhas de campo que saem do hímen.

As linhas de um campo magnético são como as linhas de uma via rápida, ou seja, o trânsito que segue para sul nunca interage com o transito para norte. Por isso, se analisarmos a superfície do sol, observamos uns lindos arcos que representam as linhas de campo por onde o plasma pode circular. Mas na superfície do sol, estas linhas de campo são imensamente fortes e mortíferas. 

Nesta analogia da autoestrada, imaginemos que se abria uma faixa entre ambos os sentidos, se não existir uma instrução de quem passa por essa faixa, pode ocorrer um grande choque. Neste caso, se a autoestrada estivesse no sol e os carros cerca de 30 mil quilómetros de extensão, o enorme choque projetaria material do sol para fora, em direção ao nosso planeta. 

A isto damos o nome de injeção de massa coronal. Uma CNE gigantesca, com mais de 10 mil milhões de plasma solar, o equivalente a 100 mil porta aviões que viajassem a vários milhões de quilómetros por hora em direção à terra. 

É essa a ameaça para o nosso planeta, sendo esta uma ocorrência rara mas possível, seria catastrófico para a nossa civilização. 
Estamos literalmente a uma grande distância de um desastre da engenharia. As gigantescas dimensões desse possível desastre, só se tornaram claras com os novos relatórios de vanguarda do sistema solar. As novas e perturbadoras informações provenientes dos satélites poderão ajudar a prever a próxima erupção de uma super tempestade magnética. 

Só recentemente é que as tempestades solares magnéticas foram declaradas como sendo uma ameaça mortífera para a terra. 

O sol projeta constantemente material: radiação, raios x, erupções solares e injeções de massa coronal. Essas injeções não nos atingem frequentemente porque a terra está protegida. A terra possui um enorme campo magnético à sua volta, e na ocorrência de uma erupção solar ou injeção de massa coronal, esta é a nossa salvação, atua como a nossa armadura: a magnetosfera, um gigantesco campo magnético gerado pelo agitado núcleo da terra. Tem um campo de ação de 69 mil quilómetros acima do planeta. Mil milhões de toneladas de plasma superaquecido e com carga elétrica giram a terra. 

Normalmente, apenas deslizam à nossa volta, isto é, as partículas carregadas tentam entrar, no entanto, fazem ricochete e são como que encaminhadas pelo campo magnético. Só uma mínima parte da tempestade magnética é apanhada na pequena abertura nos pólos do planeta, onde a vemos como as luzes do norte. O campo magnético reencaminha as partículas energéticas para os pólos da terra, o que nos permite por sua vez observá-las como as auroras boreais. Essas partículas interagem com a atmosfera da terra, o que faz com que brilhem, permitindo-nos assistir a uma linda paisagem de luz. 

A magnetosfera pode reencaminhar o material eletromagnético, o que permite que a vida permaneça viva e intocável na Terra. Sem isto, as partículas radiotivas matariam todas as formas conhecidas de vida. Felizmente, o campo magnético afasta algum material, como as erupções solares e permite que outros materiais entrem na atmosfera do nosso planeta, como a luz e o calor. 

Mas como é possível que a nossa magnétosfera nos proteja das injeções de massa coronal, mas a luz do sol continue a passar?!

Bom isso é porque a injeção de massa coronal é composta sobretudo por partículas carregadas e é a carga elétrica que o campo agarra e repele. A luz não possui carga elétrica e como não é uma partícula carregada, atravessa o campo magnético como se ele nem lá estivesse. 

Mas de onde vem a poderosa força magnética do planeta?

Isto pode ser respondido com um dos mais antigos e mais simples dos magnetómetros: a bússola. Existe uma ideia pré concebida que a bússola aponta sempre para Norte, o que nem sempre acontece. Na verdade, a bússola aponta para onde quer que a força magnética mais próxima se encontre. Então, quando uma bússola aponta para Norte, esta está na prática a apontar para a localização de um rochedo a Oeste da ilha Ellesmere ao largo do Canadá, trata-se portanto do Polo Norte magnético. 

O Polo Norte não é um hímen em si, o campo magnético é na verdade gerado por forças nas profundezas do planeta, isto é, são gerados por correntes em movimento, a terra gira e o interior da terra é derretido em liquido. O ferro fundido do núcleo gira e gera o campo magnético. Pode-se dizer que o nosso planeta é na verdade um dínamo, um aparelho que transfere a energia mecânica para energia magnética. O líquido cria a força magnética mais poderosa do planeta: o núcleo da terra. 

Mas há um problema com este dínamo antigo: pode parar ou mudar de direção. Isto porque, o campo magnético não é algo estável, estático, já que mudou muito ao longo do tempo. O dínamo magnético da terra pode mudar de direção, o pólo norte e pólo sul, podem literalmente inverter-se. 

Ainda desconhecesse o que provoca a inversão dos pólos, só sabemos que acontece. A orientação dos pólos magnéticos da terra, altera-se periodicamente por blocos de tempo de centenas de milhares de anos. Os núcleos gelados e a geologia do oceano profundo, revelaram indícios que à 760 mil anos, as bússolas teriam apontado para sul, mas 50 mil anos antes disso, a bússola teria apontado para norte. É um padrão recorrente no nosso planeta e pode tornar a acontecer. 

É quase certo que o campo magnético da terra voltará a mudar de direção mas não sabemos quando. A última inversão magnética aconteceu à 780 mil anos, o que é mais tempo em média que as outras inversões de campo, por isso já estamos atrasados para uma inversão. Ninguém sabe ao certo de que forma uma inversão de pólos poderá afetar a vida humana. Estipula-se que as bússolas ao apontarem para sul, as migrações das aves poderão ser perturbadas e a navegação por GPS seria afetada, por exemplo. Apesar disto, a maior preocupação recai sobre a possibilidade de a inversão dos pólos poder provocar um campo magnético enfraquecido ou inexistente durante um tempo indeterminado. 

Na prática, implicaria que deixasse de ser um escudo eficaz para repelir as partículas enviadas pelo sol, deixando o planeta vulnerável às devastadoras tempestades magnéticas. 

As tempestades magnéticas solares, são uma ameaça perigosa e real. Hipoteticamente, surgindo uma erupção na superfície do sol, essas partículas são enviadas para o universo a velocidades astronómicas.

O novo satélite SDO(Solar Dynamics Observatory) da NASA, foi lançado em Fevereiro de 2010, mede o magnetismo, os raios UV e até o interior do sol. Captou de perto as erupções solares, as chuvas magnéticas e os tsunamis presentes na sua superfície. Uma das ligações mais importantes é que o sol e a atividade solar é basicamente atividade magnética. 

Observamos manchas solares, filamentos, explosões, injeções de massa coronal, estando tudo interligado através do campo magnético. O magnetismo do sol é criado pelo movimento de plasma superaquecido à medida que se agita pela superfície solar. Uma das formas de criação de magnetismo dá-se através de uma corrente em movimento, portanto, quaisquer cargas em movimento criará um campo magnético: o sol é um enorme saco de cargas que se movem. 

Um dos fenómenos magnéticos que podem ser vistos da terra é uma mancha solar. Se olharem para o sol e virem uma mancha escura, a verdade é que o campo magnético está a revirar-se sob si mesmo, dando origem a uma explosão solar, que pode ser muito pequena (o equivalente a uma bomba atómica) ou de grande poder (milhões de bombas atómicas a deflagrarem em simultâneo). 

Como referido anteriormente, as erupções formam arcos, milhões de quilómetros acima da superfície do sol, sendo estas erupções mais que uma simples curiosidade astronómica. O campo magnético do sol cria uma atmosfera dinâmica e sempre em mutação ao longo do sistema solar, o que recebeu o nome de meteorologia do espaço. Isto porque apercebemos-nos que aquilo que acontece no espaço pode ter efeitos no futuro do planeta terra, por isso é importante tentar prevenir esses efeitos. O que acontece no espaço, pode afetar os satélites que circundam o nosso planeta, e os raios x de uma erupção solar podem provocar danos monetários que poderão levar décadas a serem repostos. 

Existirá padrões regulares na meteorologia do espaço? Será que a ciência pode prever as erupções solares e as CME antes de elas começarem? Bem, adoraríamos poder prever quando poderá acontecer as enormes injeções de massa coronal, no entanto tal não é possível. Apenas se sabe que há um número máximo de manchas solares, de injeções de massa coronal, de erupções solares e de atividade associada, que determina a possibilidade média de ocorrerem de 11 em 11 anos, contudo não podemos prever quando um grupo particular de manchas solares ou de injeção de massa coronal, por exemplo, vai ocorrer.

De longe os exemplos mais fortes da meteorologia do espaço são as injeções de massa coronal, estão ligadas ao ciclo solar, atingem o auge durante o máximo solar e com uma frequência de duas a três por dia. Começam com belas tempestades solares, captadas pelo SDO, aí surgirá um furacão de campos magnéticos que rodopiará, projetando arcos e plumas de plasma que ardem a milhares de quilómetros acima da superfície do sol. 

Por vezes, estas estruturas mantêm-se estáveis durante dias ou até mesmo semanas, contudo, de repente algo acontece que provoca uma injeção de massa coronal que se projeta, aí dá-se uma libertação de magnetismo e desaparece a toda a velocidade no espaço. Acontece muitas vezes vir na direção da terra e circular inofensivamente em torno da magnetosfera. No entanto, a magnetosfera está a alterar-se e o pior cenário possível para o futuro magnético da Terra é tornar-se semelhante à fria e morta superfície de Marte. 

As tempestades magnéticas seriam capazes de paralisar a civilização se não tivéssemos a magnetosfera.

Então, se a terra possui magnetosfera, os outros planetas do sistema solar, também tem? Sim, até porque as propriedades magnéticas de outros planetas podem revelar o futuro da terra. Só com o início dos programas  espaciais na década de 1960 é que foi possível detetar a presença de campos magnéticos provenientes de outros planetas. Todos os planetas gigantes Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno, possuem campos magnéticos ativamente gerados, sendo o campo magnético de Júpiter o mais forte do sistema solar. 

No campo magnético de Júpiter a superfície tem 10 vezes mais força que a da Terra, estendendo-se por mais de 6 milhões e 400 mil quilómetros acima da sua superfície, possuindo a mesma função do campo magnético da Terra. Observamos também em Júpiter, auroras boreais(ainda não referi que podem também ser chamadas de luzes do norte), as tais partículas do sol que se fixam nos pólos através das respetivas magnetosferas e que iluminam a atmosfera tal como o fazem no planeta Terra. 

Mais perto do sol, os campos planetários são misteriosamente menos comuns, tendo Mercúrio uma magnetosfera muito fraca, cerca de 1% em relação à da Terra, sendo em Vénus praticamente inexistente. Já Marte, segundo a Sonda Norte Americana Mars Global Surveyor, não possui um campo magnético global, contudo foram encontrados pequenos campos magnéticos espalhados pela superfície do planeta. 

A NASA acredita que se trate de paleomagnetismo, ou seja, indícios passados da existência de magnetismo à milhares de milhões de anos...terá Marte tido um dia um campo magnético semelhante ao da Terra?! Se o teve, o que lhe aconteceu? Há milhões de anos, um asteróide colidiu com Marte e fragmentou para a Terra pedaços de rocha. Um desses meteoritos, ALH84001, contém vestígios de formas de vida marcianas ancestrais, quer isso se venha a confirmar ou não, o pedaço de rocha contém informações acerca do magnetismo marciano. 

O Squid Microscope foi utilizado para detetar magnetismo nessa mesma rocha, datou com precisão a presença de magnetismo à 4 mil milhões de anos. Supostamente, há 4 mil milhões de anos surgiu um forte campo magnético gerado pela turbulência do magma no núcleo do planeta. Supõe-se que a atmosfera fosse muito mais densa que atualmente, que existisse água à superfície e temperaturas mais quentes, por isso bastante semelhante ao planeta Terra. Por algum motivo, misteriosamente, Marte morreu...as temperaturas baixaram, a água desapareceu, a atmosfera eclipsou-se...o que terá acontecido? Supõe-se que esteja diretamente relacionado com a altura em que o campo magnético morreu, coincidente com a altura em que Marte começou a mudar para o estado atual. 

Sem o escudo magnético, uma injeção de massa coronal bombardearia a superfície de Marte... um furacão magnético destruiria a atmosfera do planeta. Se repentinamente a atmosfera perde grande quantidade de gases como oxigénio, arton e nitrogénio, a atmosfera torna-se mais rarefeita com o passar do tempo, a água deixa de ser estável à superfície e Marte mergulha num êxtase frio e seco. Mas poderia isso acontecer na Terra? Bem, certamente que em certa altura o campo magnético da terra irá acabar, mas espera-se que isso aconteça daqui a muito tempo. Uma questão mais imediata é saber quando se dará a inversão do campo magnético da terra.

Em 1989, uma erupção solar atingiu a América do Norte, aniquilando a energia no Quebec e nas regiões circundantes. Apesar de a eletricidade ter sido reposta em apenas 1 dia, 6 milhões de pessoas ficaram sem energia no meio do inverno gelado do país. 
Considerada a de maior impacto e 10 vezes mais forte, foi em 1859 que as auroras boreais foram vistas muito a sul, perto de Cuba... as linhas de telégrafo zumbiram e faiscaram, quando um gigantesco pico de tensão rebentou-as. 

Para tentar prevenir fenómenos idênticos, os especialistas estão a tentar observar mais detalhadamente a superfície do sol, criando escudos para os cabos e mecanismos que previnam picos de tensão para os alternadores. 

Em suma, o poder apocalíptico de uma tempestade magnética revela o quão essencial o magnetismo é na nossa vida e do próprio Universo. É o magnetismo que mantém tudo unido: sustem a atmosfera, a respiração e até a ação de ver. O magnetismo dá-nos e pode também nos tirar tudo.

Texto de Delta Ferreira, segundo Novo Acordo Ortográfico

Fonte NASA e USOS