As partículas das tempestades solares são aceleradas pelo campo magnético da Terra e interagem com as partículas da atmosfera, criando o espetacular fenómeno da aurora boreal. Agora, e pela primeira vez, cientistas demonstraram o mecanismo por trás desta aceleração.
Um dos fenómenos mais incríveis da natureza ainda não é totalmente compreendido pelos cientistas. Agora, uma equipa da Universidade de Iowa, nos EUA, encontrou provas de que as auroras mais brilhantes são formadas por ondas eletromagnéticas poderosas, conhecidas como ondas de Alfvén, que ocorrem durante as tempestades geomagnéticas.
As ondas são responsáveis por acelerar os eletrões em direção à Terra, explica o Science Alert. “A ideia de que estas ondas podem energizar os eletrões que criam a aurora remonta a mais de quatro décadas, mas esta é a primeira vez que conseguimos confirmar que funciona”, disse o físico Craig Kletzing, depois de ter recriado o processo em laboratório.
Para observar o fenómeno de perto, a equipa da universidade norte-americana utilizou o Large Plasma Device (LAPD), uma câmara cilíndrica a vácuo com um poderoso campo magnético no interior.
Depois de produzir ondas de Alfvén no plasma do LAPD, os cientistas mediram a distribuição da velocidade dos eletrões sob condições relevantes para a formação das auroras boreais.
Durante a experiência, os investigadores descobriram que as ondas de Alfvén transferiram energia para os eletrões em ressonância a uma velocidade semelhante à da fase de velocidade das ondas.
“As medidas revelaram que este pequeno grupo de eletrões sofre ‘aceleração ressonante‘ pelo campo elétrico das ondas de Alfvén”, explicou Howes.
Podemos imaginar o fenómeno se tomarmos como exemplo o surf: a aceleração ocorre de forma muito parecida a um surfista que acelera à velocidade da onda que está a surfar.
O fenómeno dos eletrões que “surfam” no campo magnético de uma onda é um processo teórico, conhecido como “amortecimento de Landau“. Através de simulações numéricas e modelagens matemáticas, a equipa demonstrou que os resultados desta experiência correspondem à assinatura prevista pelo fenómeno.
Isto significa, na prática, que os cientistas conseguiram obter a primeira prova direta de que as ondas de Alfvén são capazes de produzir eletrões acelerados e, consequentemente, auroras boreais. O artigo científico foi publicado no dia 7 de junho na Nature Communications.
