A maior tempestade geomagnética em 20 anos elevou a temperatura da termosfera para mais de 1000 °C

A 10 de maio de 2024 foi registada a primeira tempestade geomagnética G5, ou "severa", a atingir a Terra em mais de duas décadas. Devido à sua importância e aos seus efeitos no planeta, foi chamada de tempestade de Gannon.

O Observatório de Dinâmica Solar da NASA capturou esta imagem do Sol a 7 de maio de 2024, em luz ultravioleta extrema (num comprimento de onda de 304 Ångstroms). No seu centro, a região ativa que gerou a Tempestade Gannon estende-se por cerca de 17 vezes o tamanho da Terra. (Uma imagem em escala da Terra está incluída para referência de tamanho.) No início de maio de 2024, a região ativa libertou uma cadeia de poderosas erupções solares, incluindo várias ejeções de massa coronal ou CMEs (nuvens gigantes de partículas solares), que se fundiram para formar uma supertempestade que atingiu a Terra a 10 de maio. Antes da tempestade, a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) emitiu o seu primeiro alerta de tempestade geomagnética severa em quase duas décadas. Crédito: NASA/Helioviewer.

Há um ano representantes da NASA e cerca de 30 agências do governo dos EUA reuniram-se numa reunião especial para simular e abordar uma ameaça iminente no espaço. A ameaça não era um asteroide ou alienígenas, mas o nosso próprio Sol, a fonte da vida.

O Space Weather Tabletop Exercise foi planeado para ser um evento de treino onde especialistas poderiam analisar as consequências em tempo real de uma tempestade geomagnética, uma perturbação global do campo magnético da Terra. Impulsionadas por erupções solares, tempestades geomagnéticas podem destruir satélites, sobrecarregar redes elétricas e expor astronautas a radiações perigosas. Minimizar o impacto destas tempestades exige coordenação próxima, e esta reunião foi a oportunidade de praticar.

Então a sua simulação tornou-se realidade.

"O plano era analisar um cenário hipotético, identificando onde os nossos processos atuais estavam a funcionar e onde precisavam de melhorias", disse Jamie Favors, gestor do Programa de Clima Espacial da NASA em Washington. "Mas então o nosso cenário hipotético foi interrompido por um muito real", disse.

A primeira tempestade geomagnética severa em 20 anos

A 10 de maio de 2024, a primeira tempestade geomagnética G5 ou "severa" em mais de duas décadas atingiu a Terra. O evento, chamado de tempestade Gannon em memória da proeminente física do clima espacial Jennifer Gannon, não causou danos catastróficos. Entretanto, um ano depois, dados importantes da tempestade estão a ajudar-nos a entender e a preparar-nos para futuras tempestades geomagnéticas.

Consequências da tempestade

A tempestade Gannon teve efeitos dentro e fora do nosso planeta.

No solo, linhas de energia foram derrubadas, transformadores sobreaqueceram e tratores guiados por GPS foram desviados do curso no Centro-Oeste, interrompendo ainda mais o plantio que já tinha sido atrasado pelas fortes chuvas naquela primavera.

A cor roxa nesta animação mostra auroras no lado noturno de Marte, detetadas pelo instrumento Ultraviolet Imaging Spectrograph a bordo do orbitador MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) da NASA. Quanto mais brilhante o roxo, maior a presença de auroras. A MAVEN tirou estas imagens entre 14 e 20 de maio de 2024, quando partículas energéticas de uma tempestade solar atingiram Marte. A sequência pára no final, quando as partículas mais energéticas chegam e saturam o instrumento com ruído. A MAVEN fez as observações enquanto orbitava Marte, observando o lado noturno do planeta. (O polo sul de Marte pode ser visto à direita, em plena luz do sol.) Crédito: NASA/Universidade do Colorado/LASP.

"Nem todas as quintas foram afetadas, mas aquelas que foram perderam uma média de 17 mil dólares por quinta", disse Terry Griffin, professor de economia agrícola na Universidade Estadual do Kansas.

No ar, a ameaça de maior exposição à radiação, bem como a perda de comunicação e navegação, forçaram os voos transatlânticos a mudar de curso.

A termosfera aqueceu mais de 1000 ºC

Durante a tempestade, a camada superior da atmosfera da Terra, a termosfera, atingiu temperaturas anormalmente elevadas. A 160 km acima do nível do mar, as temperaturas costumam atingir o máximo de 595 °C, mas durante a tempestade ultrapassaram os 1055 °C. A missão GOLD (Observações Globais dos Membros e Discos) da NASA observou a atmosfera a expandir-se devido ao calor, criando um vento forte que levantou partículas pesadas de nitrogénio.

Em órbita, a atmosfera expandida aumentou o arrasto aerodinâmico de milhares de satélites. O ICESat-2 da NASA perdeu altitude e entrou em modo de segurança, enquanto o CubeSat do Experimento do Cinturão de Radiação Interior do Colorado (CIRBE) da NASA saiu de órbita prematuramente cinco meses após a tempestade. Outras, como a missão Sentinel da Agência Espacial Europeia, precisavam de mais potência para manter as suas órbitas e realizar manobras para evitar colisões com detritos espaciais.

A tempestade também alterou drasticamente a estrutura da camada atmosférica chamada ionosfera. Uma densa zona da ionosfera que normalmente cobre o equador à noite inclinou-se em direção ao Polo Sul, formando uma marca de verificação, causando uma lacuna temporária perto do equador.

A tempestade Gannon também abalou a magnetosfera da Terra, a bolha magnética que envolve o planeta. Dados das missões Magnetospheric Multiscale (MMS) e THEMIS-ARTEMIS (Time History of Macroscale Events and Interactions: Acceleration, Reconnection, Turbulence, and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun) da NASA detetaram ondas gigantes de partículas semelhantes a ondas e campos magnéticos em espiral ao longo da borda das CMEs. Estas ondas tinham o tamanho perfeito para libertar periodicamente energia magnética e massa adicionais na magnetosfera após o impacto, criando a maior corrente elétrica observada na magnetosfera em 20 anos.

A tempestade de Gannon criou dois cinturões de radiação adicionais, intercalados entre os dois cinturões permanentes de Van Allen. Um dos novos cinturões, mostrado em roxo, incluía uma população de protões, o que lhe dava uma composição única, nunca vista antes. A descoberta dos novos cinturões é particularmente importante para proteger naves espaciais lançadas em órbitas geoestacionárias, pois elas passam pelos cinturões de Van Allen várias vezes antes de atingir a sua órbita final. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center/Kristen Perrin.

A energia e as partículas do Sol também criaram dois novos cinturões temporários de partículas energéticas dentro da magnetosfera. Descobertos pelo CIRBE, estes cinturões formaram-se entre os cinturões de radiação de Van Allen que circundam permanentemente a Terra. A descoberta destes cinturões é importante para naves espaciais e astronautas, que podem ser ameaçados pelos eletrões e protões de alta energia presentes nestes cinturões.

Auroras incomuns

A tempestade também causou auroras em redor do mundo, mesmo em lugares onde tais espetáculos de luzes celestes são raros. O projeto Aurorasaurus da NASA recebeu mais de 6.000 relatórios de observadores em mais de 55 países e todos os sete continentes.

Fotógrafos ajudaram cientistas a entender porque é que as auroras observadas no Japão eram magenta em vez do vermelho típico. Investigadores estudaram centenas de fotos e descobriram que as auroras estavam surpreendentemente altas, cerca de 965 quilómetros acima do solo (320 quilómetros mais altas do que as auroras vermelhas normalmente parecem).

Num artigo publicado na revista Scientific Reports, a equipa de investigação diz que a cor peculiar provavelmente resultou de uma mistura de auroras vermelhas e azuis, produzidas por moléculas de oxigénio e nitrogénio que subiram mais alto do que o normal, à medida que a tempestade Gannon aquecia e expandia a atmosfera superior.

"Normalmente, são necessárias circunstâncias especiais, como as que vimos em maio (do ano) passado", comentou Josh Pettit, coautor do Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, sobre as auroras magenta do Japão. "Um evento verdadeiramente único", disse.

Efeitos sobrenaturais

Os impactos da atividade solar intensificada não se limitaram à Terra. A região solar ativa que desencadeou a tempestade de Gannon acabou por girar e afastar-se do nosso planeta, redirecionando as suas erupções para Marte.

Enquanto partículas energéticas do Sol atingiam a atmosfera marciana, a sonda espacial Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) da NASA observou auroras que envolviam o Planeta Vermelho de 14 a 20 de maio.

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Partículas solares saturaram a câmara estelar do orbitador Mars Odyssey 2001 da NASA (que utiliza estrelas para orientar a nave espacial), fazendo com que a câmara desligasse por quase uma hora.

Na superfície marciana, as imagens das câmeras de navegação do rover Curiosity da NASA estavam pontilhadas de "neve": listras e manchas causadas por partículas carregadas. Enquanto isso, o Detetor de Avaliação de Radiação do Curiosity registou o maior aumento de radiação desde que o rover pousou em 2012. Se os astronautas estivessem lá, teriam recebido uma dose de radiação de 8.100 micrograys, o equivalente a 30 radiografias de tórax.

Ainda há muito por vir

A tempestade Gannon estendeu as auroras a latitudes excecionalmente baixas e foi considerada a tempestade geomagnética mais bem documentada da história. Um ano depois, estamos apenas a começar a desvendar a sua história. Os dados capturados durante este evento histórico serão analisados nos próximos anos, revelando novas lições sobre a natureza das tempestades geomagnéticas e a melhor forma de as enfrentarmos.

Referência da notícia

A New Electron and Proton Radiation Belt Identified by CIRBE/REPTile‐2 Measurements After the Magnetic Super Storm of 10 May 2024. 06 de fevereiro, 2025. Xinlin, et al.