Tempestades solares atingirão a Terra de forma diferente no futuro: CO₂ está a tornar a atmosfera mais fina!

Um novo estudo mostra que o aumento dos níveis de dióxido de carbono (CO₂) na Terra altera significativamente a resposta da alta atmosfera a supertempestades geomagnéticas.

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O CO₂ altera a resposta da atmosfera superior às tempestades solares.

Tempestades geomagnéticas são causadas por explosões violentas de partículas carregadas vindas do Sol e podem influenciar significativamente a ionosfera e a termosfera — as camadas mais superficiais da atmosfera terrestre. Isso tem um impacto direto sobre satélites e sistemas tecnológicos no espaço.

A investigação, publicada na revista Geophysical Research Letters, baseia-se em simulações de uma supertempestade geomagnética ocorrida em maio de 2024. Os cientistas modelaram como a atmosfera se comportará durante tempestades semelhantes hoje e em vários cenários futuros com níveis crescentes de dióxido de carbono (CO₂).

Porque a atmosfera superior está a tornar-se mais rarefeita

O CO₂ atua como um refrigerador radiativo nas camadas superiores da atmosfera:

Diferentemente do ar próximo ao solo, onde o CO₂ captura e armazena calor, no ar rarefeito da termosfera ele leva a uma maior perda de calor para o espaço.

Isto arrefece a região em várias dezenas de graus e faz com que a atmosfera superior se contraia e fique mais fina.

Isso reduz a chamada “densidade neutra” – a concentração de partículas não ionizadas, como oxigénio e nitrogénio, que é crucial para a resistência do ar dos satélites.

Simulações de 2016 a 2084 mostram tendências claras

Os investigadores utilizaram o modelo Community Earth System Model com a extensão WACCM-X, que simula a atmosfera desde o solo até a uma altitude de aproximadamente 700 quilómetros. Eles realizaram simulações para a tempestade geomagnética de maio de 2024, modeladas para o ano de 2016 (concentração de CO₂ de aproximadamente 403 ppm), bem como para os anos de 2040, 2061 e 2084, com níveis esperados de CO₂ de até 918 ppm.

Resultado:

A densidade absoluta da atmosfera superior durante uma tempestade diminuirá significativamente no futuro – de 20% a 50% menos do que hoje.

Isto significa que os satélites orbitarão numa atmosfera globalmente mais rarefeita no futuro.

No entanto, o aumento relativo da densidade durante uma tempestade aumentará – enquanto hoje a densidade praticamente dobra, no futuro isso pode significar quase o triplo da densidade original.

Impacto em satélites e viagens espaciais

Como a resistência do ar nos satélites é menor na termosfera mais fina, a sua desaceleração pela atmosfera é reduzida.

  • Isto poderia ajudar os satélites a manter as suas órbitas estáveis por mais tempo.
  • Ao mesmo tempo, a maior mudança na densidade relativa significa que flutuações rápidas na resistência do ar podem ser mais intensas, o que representa um desafio para o controlo preciso da trajetória.

Interações complexas entre CO₂, ionosfera e termosfera

O estudo também mostra que não apenas a termosfera, mas também a ionosfera — uma camada eletricamente carregada acima da Terra — é afetada pelo aumento dos níveis de gases com efeito de estufa.

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O aumento dos níveis de CO₂ reduz a densidade da termosfera, o que pode fazer com que tempestades geomagnéticas tenham um impacto maior nos satélites e sistemas de comunicação.

No entanto, os efeitos são complexos e variam dependendo da altitude, hora do dia e região geográfica. Por exemplo, o CO₂ atenua o aumento absoluto da atividade ionosférica durante uma tempestade, mas amplifica a resposta relativa.

Importância para a investigação e o futuro

Estes resultados representam um passo importante para uma melhor compreensão dos efeitos complexos das alterações climáticas na atmosfera espacial e na meteorologia espacial.

Os investigadores realçam que mais estudos são necessários para investigar diferentes tipos de tempestades geomagnéticas e a sua variabilidade ao longo do ciclo solar de 11 anos.

A combinação de modelos climáticos com previsões meteorológicas espaciais ajudará a proteger melhor os satélites e outras tecnologias espaciais contra os efeitos de tempestades solares no futuro.

Referência da notícia

Impact of Increasing Greenhouse Gases on the Ionosphere and Thermosphere Response to a May 2024-Like Geomagnetic Superstorm. 14 de junho, 2025. Pedatella , et al.