O que diz a
ciência sobre Os Raios Cósmicos
Raios Cósmicos são partículas
extremamente penetrantes,
dotadas de alta energia, que se
deslocam a velocidades próximas a da luz no espaço sideral.
Portanto, “raios” cósmicos
não são raios, mas partículas de átomos.
Essas partículas ao penetrarem na
Terra, colidirem com os núcleos dos átomos da atmosfera, cerca de 10 mil metros
acima da superfície do planeta, e dão origem a outras partículas, formando uma “chuva” de partículas com menos energia,
os chamados “raios” cósmicos secundários.
O número de partículas que chegam
ao nível do mar, em média, é de uma partícula por segundo em cada centímetro
quadrado.
Os raios cósmicos secundários são
inofensivos à vida na Terra, mas os raios cósmicos primários são perigosos para
os astronautas no espaço.
A Terra nos protege da maior parte da radiação que preenche o
Universo.
O campo magnético terrestre
expulsa ou aprisiona partículas nocivas de alta energia emitidas pelo Sol.
As partículas aprisionadas
espiralam indefinidamente entre os pólos norte e sul magnéticos, formando os cinturões de radiação
de Van Allen.
A atmosfera da Terra espalha e
absorve os raios cósmicos
- protegendo ainda mais a vida.
No espaço existem duas fontes principais de radiação.
A primeira, e mais óbvia, é
o Sol
Na dinâmica solar, há períodos em
que o astro se mostra relativamente "calmo" e outros em que se comporta como um
monstro furioso, alternando esses dois comportamentos em ciclos de
aproximadamente 11 anos.
No máximo do ciclo, surgem manchas
solares por toda a superfície solar.
Flares e emissão de massa coronal (CME, na sigla em inglês)
ocorrem com freqüência, lançando
no espaço nuvens de bilhões de toneladas de material altamente energético.
Um flare ocorre quando a energia
magnética contida no
Sol se acumula - formando um pico
próximo da superfície -,
explode e desencadeia a liberação
repentina de partículas de alta energia pelo espaço afora.
As CMEs ocorrem quando as linhas
do campo magnético se rompem.
Uma grande CME pode lançar bilhões
de toneladas de partículas carregadas e de gás quente para o espaço a centenas
de milhares de quilômetros por hora.
Durante os dois tipos de eventos,
as partículas mais energéticas atingem a Terra em poucos minutos.
Em períodos em que a atividade
solar está no máximo, vários flares e CMEs entram em erupção diariamente.
Mas mesmo períodos de baixa
atividade não garantem segurança total para os astronautas.
A atividade solar, embora baixa em
alguns momentos, nunca cessa.
A segunda, e mais previsível,
fonte de radiação do espaço são
os raios cósmicos galácticos.
Supostamente produzidos durante
explosões de supernovas,
essas partículas bombardeiam o
Sistema Solar vindas de todas as direções.
A taxa do fluxo dessas partículas
é baixa, mas elas viajam a altíssimas velocidades.
Os raios cósmicos são
constituídos de prótons, núcleos de elementos pesados de alta energia.
Os núcleos que podem afetar
significativamente as funções biológicas vão desde o hidrogênio até o ferro.
Núcleos pesados - como o ferro -
são os mais perigosos.
"Os raios cósmicos
galácticos são formados por partículas altamente ionizadas e podem prejudicar
seriamente os tecidos", afirma Cary Zeitlin,
especialista em radiação do Lawrence Berkeley National Laboratory, em Berkeley,
Califórnia.
"No entanto, o fluxo
dessas partículas é muito baixo"
Mesmo um evento de partículas
solares intenso produz muito poucas partículas tão perigosas.
Uma partícula isolada, gerada por
um evento solar típico,
produz danos muito menores que um
íon pesado gerado por raios cósmicos.
Mas, além dessas partículas, o Sol
produz outras.
Previsões pessimistas
Destruição da Terra é certa, diz cientista
A estrela Eta Carinae, que tem uma massa gigantesca
Mais cedo ou mais tarde, uma catástrofe vinda do espaço
eliminará toda a vida na Terra.
Esta é a opinião do cientista Aaaron Dar, do Instituto de Pesquisa Espacial Technion, de Israel.
Com base nas mais recentes estatísticas disponíveis, ele alega
que uma estrela com uma massa gigantesca no fim do seu período de vida entrará
em colapso, formando um buraco negro e liberando uma onda de radiação
destrutiva, que esterilizaria qualquer planeta em seu caminho - inclusive a Terra.
Embora a maior parte dessas ondas não deva acertar a Terra
estudos sugerem que isso deve acontecer pelo menos uma vez em
todos os planetas em intervalos de cem milhões de anos - curiosamente o
intervalo das grandes destruições ocorridas na Terra.
"É uma certeza, as escalas de tempo são comparáveis
às extinções em massa registradas na história geológica da Terra", disse Dar.
Maiores que o Sol
Estrelas com massas gigantes, superiores à do Sol, estão
espalhadas por toda a galáxia.
Acredita-se que quando entrarem em colapso, no fim de suas
vidas, elas emitam uma intensa onda de radiação, chamada raios-gama, no espaço.
O
cientista israelense Aaaron Dar
A força desses raios e das partículas subatômicas que os
acompanharão é tão grande que eles podem ter uma influência decisiva na vida da
galáxia à que pertence a Terra.
"Se uma onda como essa atingir a Terra, os efeitos
serão completamente devastadores, algo que ninguém poderia imaginar", afirmou o cientista israelense.
No lado da Terra que estiver sujeito à explosão, ondas
chamuscantes vão atravessar a atmosfera e chegarão à superfície.
Apenas momentos depois da chegada da radiação, a temperatura
atmosférica vai começar a subir rapidamente.
Todo material orgânico na superfície da Terra começará a queimar.
Nesse estágio, os sobreviventes podem se esconder em prédios e
abrigos.
Mas o pior ainda estará por vir.
A primeira explosão de raios-gama vai durar uma fração de
segundo.
Momentos depois, virão os raios cósmicos, que inundarão nosso planeta por dias.
Eles não deixarão nenhum lugar para nos escondermos.
Os raios cósmicos são partículas altamente energéticas que
viajam pelo espaço com uma velocidade semelhante à da luz.
Esses raios assolarão a atmosfera, depositando vastas
quantidades de energia e criando um enxame de partículas destrutivas "filhas".
Tais partículas vão penetrar milhares de metros de pedras de
forma que poucas cavernas oferecerão proteção e até mesmo criaturas do fundo do
mar serão afetadas por doses letais de radiação.
Os ecossistema da Terra serão destruídos.
"Os poucos que sobreviverem desejarão ter
morrido", disse Dar.
"Eles vão lutar, desamparadamente, em um planeta
destruído."
O cientista ressalta que é consistente acreditar que muitas das
grandes extinções que pontuaram a história da Terra foram causadas por um fluxo
de radiação devastadora do espaço.
No momento os astrônomos não sabem que estrela monitorar.
Estrelas visíveis do Hemisfério Sul, como a gigante Eta Carinae,
devem explodir em algum momento dos próximos 1 milhão de anos.
Essa, pelo menos, não está apontando para a direção da
Terra.
Sem dúvida existe pelo menos uma que está, mas os astrônomos
ainda não a encontraram.
Previsões otimistas
Não haverá tempestade solar assassina
A Terra tem evoluído ao longo das
eras rodeada por um ambiente altamente radioativo.
O Sol lança constantemente
partículas de alta energia, a partir da sua superfície dominada pelo
magnetismo, através do vento
solar.
Durante o máximo solar (quando o Sol está em sua etapa mais ativa no ciclo solar de 11 anos), a Terra pode ter o infortúnio de estar na mira
de uma explosão com a energia equivalente a 100 bilhões de vezes a bomba de Hiroshima na II Guerra Mundial.
Esta explosão é conhecida como tempestade solar e seus efeitos podem causar alguns problemas
aqui na Terra.
Antes de revermos aqui os efeitos
colaterais na Terra, vamos analisar o comportamento do Sol e compreender as
razões dele se enfurecer tanto cada 11 anos, nos períodos de “máximo solar“
O Ciclo Solar
O Sol apresenta um comportamento cíclico que alterna períodos de
calmaria (mínimo
solar) com
períodos de intensa atividade (máximo
solar).
Como está o Sol hoje?
veja acima nessa imagem atualizada
diariamente do SOHO Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT) - full-field Fe IX, X 171 Å - NASA Goddard
Space Flight Center
(clique na imagem para ver a versão em
alta resolução e a data/hora em que foi gerada)
Primeiro e o mais importante: o Sol tem um ciclo natural de
aproximadamente 11 anos.
Durante o tempo de vida de cada
ciclo, as linhas de campo magnético do Sol são arrastadas ao redor do corpo
solar mediante uma rotação diferenciada no equador solar.
Isto significa que o equador solar
gira mais rapidamente que os pólos magnéticos.
Conforme isto prossegue, o plasma
solar arrasta as linhas de campo magnético ao redor do Sol, provocando tensão e
acumulando energia (ilustrado
na figura acima).
Conforme aumenta a energia
magnética, formam-se ondas no fluxo magnético, forçando-as mover-se até a superfície.
Estas ondas são conhecidas como
bolhas coronais as quais se fazem mais numerosas durante os períodos de pico
solar.
Conforme as bolhas coronais continuam
surgindo na superfície, as manchas solares aparecem também, situadas na base das bolhas.
As bolhas coronais têm o efeito de
empurrar as camadas mais quentes da superfície do Sol (a fotosfera e a cromosfera) para os
lados, expondo a zona de convecção mais fria (as razões
de porque a superfície solar e a atmosfera estão mais quentes que o interior se
deve o fenômeno de aquecimento da corona)
Conforme a energia magnética se
acumula, pode-se esperar que cada vez maior fluxo magnético seja forçado a
unir-se. Aqui é onde tem lugar o fenômeno de re-conexão
magnética.
A re-conexão é o gatilho do
acionamento de explosões solares de diversos tamanhos.
Tal e como já explicado em outro
artigo da Universe Today (”Fluxos coronais quentes podem ser a chave
para as explosões solares“), as explosões solares variam
desde as “nano tempestades” até as “explosões da classe-X” que são os eventos solares mais
energéticos.
Calcula-se que as maiores
explosões solares podem gerar a energia de 100 bilhões de explosões atômicas,
mas não deixe que este número o preocupe.
Para começar, estas explosões têm
lugar na corona baixa, próxima da superfície solar, ou seja,
há quase 150 milhões de quilômetros de distância (1 UA – Unidade
Astronômica).
A Terra não está nem ao menos
perto dessas erupções.
Quando as linhas de campo
magnético solar liberam uma enorme quantidade de energia, o plasma solar se
acelera e fica confinado dentro do ambiente magnético (o plasma solar é formado de
partículas superaquecidas iônicas como prótons, elétrons e alguns elementos leves como os núcleos de Hélio)
Quando as partículas do plasma
interagem, raios-X podem ser gerados se as condições necessárias estão
adequadas, tornando-se possível o evento denominado bremsstrahlung.
(O bremsstrahlung tem lugar quando as partículas carregadas
interagem, dando como resultado uma emissão de raios-X)
Isto pode criar uma tempestade de
raios-X (ou
rajadas de Raios-X)
O problema com as
rajadas de raios-X
Super tempestade solar de 2003
O maior problema com uma rajada de
raios-X é que temos bem pouco tempo de aviso prévio para detectar quando esse
evento irá acontecer, uma vez que os raios-X viajam na velocidade da luz (na imagem acima temos uma rajada
que quebrou recordes em 2003).
Os raios-X de uma tempestade de
classe-X alcançam a Terra em cerca de oito minutos.
Quando os raios-X impactam nossa
atmosfera, estes são absorvidos pela camada mais externa, conhecida como ionosfera.
Como já se pode deduzir por esse
nome, esta é uma camada altamente carregada e reativa, repleta de íons (núcleos atômicos e elétrons
livres)
Durante eventos solares tão
potentes, os índices de ionização entre os raios-X e os gases atmosféricos se
incrementam nas camadas D e E da ionosfera.
Isto provoca um aumento súbito na
produção de elétrons nestas camadas.
Estes elétrons podem causar
interferências na passagem das ondas de rádio através da atmosfera, absorvendo os sinais de
rádio de onda curta (os da
faixa de freqüência alta),
bloqueando possivelmente as comunicações
globais.
Estes eventos são conhecidos como “Perturbações Ionosféricas Súbitas” (SID – “Sudden
Ionospheric Disturbances“) e são comuns durante os períodos de alta
atividade solar.
É interessante apontar que o
incremento na densidade de elétrons durante uma SID reforça a propagação das
ondas de rádio de Muito Baixa
Freqüência (VLF), um fenômeno que os cientistas usam para medir
a intensidade dos raios-X que procedem do Sol.
Ejeções da massa coronal?
Ejeção de Massa Coronal Solar (CME)
As emissões de explosões solares
de raios-X são só uma parte da história
Se as condições são adequadas,
pode ser produzida uma ejeção de massa coronal (CME – “coronal mass ejection“) na área
da tempestade (embora
esses fenômenos possam ocorrer de forma independente).
mas seus efeitos globais aqui na
Terra podem ser mais problemáticos.
As CMEs não viajam a velocidade da
luz, mas ainda assim viajam bem rápido.
As CMEs podem chegar a uma
velocidade de 3,2 milhões de km/h, o que significa que podem alcançar-nos em
até 48 horas (1 UA ≈ 149,6 milhões de km).
Aqui é onde se põe grande parte do
esforço na previsão do clima espacial. Temos um punhado de naves situadas entre
a Terra e o Sol no Ponto de Lagrange Terra-Sol (L1) com sensores a bordo para medir a energia e
intensidade do vento solar.
Quando uma CME passa através de
sua posição, podem-se medir diretamente as partículas energéticas e os campos
magnéticos interplanetários (CMI).
Uma missão conhecida como
Explorador de Composição Avançado (ACE – Advanced
Composition Explorer) orbita no
ponto de Lagrange L1 e proporciona aos cientistas com 1 hora de
antecedência informes sobre a situação da aproximação de uma CME.
ACE forma parceria com o
Observatório Heliosférico e Solar (SOHO – SOlar
and Heliospheric Observatory) e com o Observatório de Relações Solares e
Terrestres (STEREO –Solar TErrestrial RElations Observatory).
Assim as CMEs podem
ser rastreadas desde a corona inferior até o espaço interplanetário, através do ponto L1 até a Terra.
Estas missões solares estão
trabalhando ativamente juntas para proporcionar as agências espaciais previsões antecipadas sobre uma CME
dirigida contra a Terra.
Para começar, grande parte do
impacto depende da configuração magnética do CMI (desde o Sol) e do campo geomagnético da Terra (a magnetosfera).
Em geral, se ambos estão alinhados
com suas polaridades apontando na mesma direção, é altamente provável que a CME seja repelida pela magnetosfera.
Neste caso, a CME se deslizará sobre a Terra, provocando algumas
mudanças de pressão e distorção na magnetosfera, mas de qualquer forma a CME será defletida sem problemas. Entretando, se
as linhas dos campos magnéticos do CMI e da magnetosfera estão em uma configuração
antiparalela (quero
dizer: as polaridades magnéticas estão em direções opostas),
pode então ocorrer uma re-conexão
magnética nas bordas da magnetosfera.
Neste evento, o CMI e a magnetosfera se fundem, conectando o campo
magnético terrestre com o do Sol.
Satélites em Perigo
Quando o campo magnético de uma
CME conecta com o da Terra, são injetadas partículas de alta energia na
magnetosfera. Devido à pressão do vento solar, as linhas de campo magnético do
Sol se centrarão na Terra, curvando-se atrás do nosso planeta.
As partículas injetadas no “lado diurno” serão canalizadas para as regiões
polares da Terra interagindo com nossa atmosfera e gerando a luz através das auroras.
Durante esta época, o Cinturão de
Van Allen ficará “super
carregado eletricamente”, criando uma região ao redor da Terra que pode
causar problemas aos astronautas desprotegidos e nos satélites sem escudos.
Para mais detalhes, leia:
“Radiation
Sickness, Cellular Damage and Increased Cancer Risk for Long-term Missions to
Mars” e “New
Transistor Could Side-Step Space Radiation Problem.”
Como se não fosse o bastante essa
radiação do Cinturão de Van Allen, os satélites poderiam sucumbir-se à ameaça
de uma atmosfera em expansão.
Como seria de esperar, se o Sol
golpear a Terra com raios-X e CMEs, haverá um aquecimento inevitável e uma
expansão global da atmosfera, possivelmente invadindo as altitudes orbitais dos
satélites.
Se os controladores das agências
espaciais não ficarem atentos, o efeito de aero frenagem sobre os satélites poderá provocar a sua
desaceleração e conseqüente queda.
Lembro que o processo de aero
frenagem tem sido usado de forma extensiva como uma ferramenta de vôo espacial
para frear as naves quando são postas em órbita ao redor de outro planeta.
Assim isto terá um efeito adverso
sobre os satélites que orbitam a Terra uma vez que qualquer diminuição da
velocidade orbital poderá provocar sua reentrada indesejável na atmosfera.
Também sentimos os
efeitos no solo
A Terra vista do Espaço
Embora os satélites estejam na
linha de frente, se ocorrer um poderoso aumento na quantidade de partículas
energéticas que entram na atmosfera, poderemos sentir os efeitos adversos aqui
sobre a Terra também.
Devido à geração de raios-X a
partir dos elétrons da ionosfera, algumas formas de comunicação podem
entrecortar-se (ou serem
eliminadas por completo), mas isto
não é tudo que pode acontecer.
Nas regiões em latitudes
particularmente altas, uma vasta corrente elétrica, conhecida como “electrojet“, pode
formar-se na ionosfera graças a estas partículas entrantes, uma vez que uma
corrente elétrica advém de um campo magnético.
Dependendo da intensidade da tormenta solar, as
correntes elétricas podem ser induzidas aqui no solo, sobrecarregando
eventualmente as redes elétricas globais.
Em 13 de março de 1989, seis milhões de pessoas sofreram um
apagão na região
de Quebec no Canadá depois de um enorme aumento na atividade solar causado por
correntes induzidas no terreno.
Quebec ficou paralisada
durante nove horas enquanto seus engenheiros trabalhavam na solução do problema.
Pode nosso Sol produzir uma
tempestade assassina?
Estrela em erupção (solar flare)
A resposta
curta a esta
pergunta é “não“.
A resposta longa para essa questão é um pouco mais elaborada.
Embora uma tempestade solar
dirigida diretamente contra nós, possa provocar problemas secundários tais como
danos nos satélites, lesões em astronautas sem proteção e apagões,
a tempestade em si não é bastante
potente para destruir a Terra, e certamente, não em 2012.
Acrescento que, em futuro
distante, quando o Sol comece a esgotar seu hidrogênio do núcleo e se converta
em uma gigante vermelha, iremos ter um verdadeiro inferno
no planeta Terra, mas isso só ocorrerá dentro de 5 ou mais bilhões de anos.
Existe contudo até a probabilidade
remota de que várias explosões de classe-X sucessivas sejam lançadas pelo Sol e
por pura má sorte uma série de CMEs nos impactem conjuntamente com explosões de
raios-X, mas tal nunca será bastante potente como para superar nossa
magnetosfera,
ionosfera e a grossa atmosfera
abaixo que nos protege há bilhões de anos.
Diferentemente do nosso Sol, que é
bem pacato, as explosões solares “assassinas” têm sido observadas em outras estrelas.
Em 2006, o observatório Swift da
NASA viu a maior tempestade solar jamais observada há 135 anos luz de distância.
Com uma liberação de energia
estimada em 50 quadrilhões (milhões
de trilhões) de bombas
atômicas, uma tempestade como a de II Pegasi haveria aniquilado a maior parte
da vida na Terra se nosso Sol tivesse disparado tal tormento.
Obviamente, nosso Sol não é uma II
Pegasi.
II Pegasi é uma violenta gigante
vermelha com uma companheira binária em uma órbita muito próxima.
Acredita-se que a interação
gravitacional com sua companheira binária além do fato de que II Pegasi é uma
gigante vermelha são as causas desta tempestade energética descomunal.
Os profetas do apocalipse gostam
de apontar o Sol como uma possível fonte assassina para a Terra, mas o fato é
que nosso Sol é uma estrela muito estável.
Não possui uma binária companheira (como II Pegasi), tem um
ciclo conhecido (de
aproximadamente 11 anos) e não há
provas de que nosso Sol tenha contribuído em nenhuma das extinções massivas no
passado com uma enorme tempestade dirigida contra a Terra. Já foram observadas
grandes explosões solares (tal como
a tempestade de luz branca de Carrington em
1859)… mas a humanidade ainda continua tranqüila por aqui.
Para esfriar mais ainda o assunto, os físicos solares (em 2008 e 2009) estão surpreendidos pela carência inesperada da
atividade solar no início do ciclo solar #24, o que
tem levado alguns cientistas a especular que poderíamos estar próximos de um
novo mínimo de Maunder e uma “Pequena Idade do Gelo“.
Isto está em total oposição com a previsão anterior dos físicos solares da
NASA feita em 2006 que
estimaram que este ciclo fosse tornar-se extraordinário.
Isto me leva a concluir que ainda
temos um longo caminho a percorrer na previsão das explosões solares.
Embora a previsão do clima espacial
esteja melhorando, só dentro de alguns anos estaremos capacitados a monitorar o
Sol com uma precisão suficiente para dizer com alguma certeza quão ativo será o ciclo solar.
Por ora, no que tange a profecia,
previsão ou mito, não existe uma forma física de dizer se a Terra será golpeada
por alguma tempestade, muito menos um enorme evento em 2012.
Mesmo que uma grande tempestade
venha a nos assolar,
tendo em vista o máximo solar que
está previsto para 2012,
tal jamais será um evento que
cause extinção massiva.
Sim, os satélites poderão ser
danificados, provocando problemas secundários como perda do serviço global de GPS (o que poderia interromper o controle de
tráfico aéreo, por exemplo) ou as
redes energéticas nacionais poderão sofrer sobrecargas causadas por “electrojets” de auroras, mas nada mais extremo que isso.
Mas espera aí!
Para complicar esse problema, os
profetas do apocalipse também têm afirmado que incrivelmente uma grande
tempestade solar nos impactará justamente quando o campo magnético da Terra se
enfraquece e se inverte, deixando-nos sem proteção ante os estragos de uma CME…
As razões pelas quais isto também
não vai ocorrer em 2012 já mereceram seu próprio artigo:
do site http://eternosaprendizes.com
sites visitados:
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