O campo magnético da Terra cresce como um tambor, mas ninguém consegue ouvi-lo

Cada vez que um impulso atinge o limite externo do escudo - uma região conhecida como magnetopausa - salta ondulação através de sua superfície e, em seguida, são refletidos de volta quando atingem os pólos magnéticos, assim como a face de um tambor ondula quando um percussionista o bate.

E (rufar os tambores) esta é a primeira vez desde que os pesquisadores propuseram a ideia da magnetopausa-é-como-um-tambor, 45 anos atrás, que a tecnologia registrou o fenômeno diretamente, disseram os pesquisadores. [O que é esse barulho? 11 sons estranhos e misteriosos na Terra e além]

A magnetosfera diurna, o lado do campo magnético diretamente entre a Terra e o Sol, é um lugar vasto. Geralmente estende-se cerca de 10 vezes o raio da Terra em direção ao sol, ou cerca de 41.000 milhas (66.000 quilômetros), disse o pesquisador chefe do estudo Martin Archer, físico de plasma espacial da Queen Mary University of London.

Os movimentos na magnetopausa podem impactar o fluxo de energia dentro do ambiente espacial da Terra, observou Archer. Por exemplo, a magnetopausa pode ser impactada pelo vento solar, bem como partículas carregadas na forma de plasma que sopram do sol. Essas interações com a magnetopausa, por sua vez, têm o potencial de danificar a tecnologia, incluindo redes de energia e dispositivos GPS.

Embora os físicos tenham proposto que rajadas do espaço pudessem vibrar a magnetopausa como um tambor, eles nunca a tinham visto em ação. Archer sabia que esse seria um fenômeno desafiador de capturar; seriam necessários vários satélites nos lugares certos e na hora certa (isto é, exatamente quando a magnetopausa foi explodida com um forte impulso). Esperava-se que esses satélites não apenas capturassem as vibrações, mas também eliminassem outros fatores que poderiam ter causado ou contribuído para as ondas semelhantes a tambores.

Mas Archer e sua equipe não se intimidaram e estudaram a teoria dessas oscilações semelhantes a tambores, levando em consideração certas complexidades que foram omitidas da teoria original, disse Archer. "Isso envolveu a combinação de modelos mais realistas de toda a magnetosfera diurna, bem como a execução de simulações de computador globais da resposta da magnetosfera a impulsos agudos."

Esses modelos e simulações "nos deram previsões testáveis ​​para pesquisar em observações de satélite", disse ele.

Em seguida, os cientistas compilaram "uma lista de critérios que seriam exigidos para fornecer evidências inequívocas desse tambor", disse Archer. Esses critérios eram rígidos e exigiam a presença de pelo menos quatro satélites em uma fileira próximo ao limite da magnetosfera. Só então os pesquisadores poderiam reunir dados sobre o impulso motriz, o movimento da fronteira e os sons de assinatura dentro da magnetosfera, disse ele..

Surpreendentemente, tudo se encaixou para os pesquisadores. A missão Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) da NASA tem cinco sondas idênticas que estavam estudando a aurora polaris, ou as luzes polares. Essas espaçonaves foram capazes de marcar todas as caixas que Archer e sua equipe precisavam para confirmar que a magnetosfera vibrava como um tambor, disse ele. [Infográfico: Atmosfera da Terra de cima para baixo]

"Encontramos a primeira evidência de observação direta e inequívoca de que a magnetopausa vibra em um padrão de onda estacionária, como um tambor, quando atingida por um forte impulso", disse Archer. "Considerando os 45 anos desde a teoria inicial, foi sugerido que eles simplesmente podem não ocorrer, mas mostramos que são possíveis."

Archer descreve a descoberta com mais detalhes em um vídeo que ele criou.

A descoberta foi música para os ouvidos de Archer.

"O campo magnético da Terra é um instrumento musical gigantesco cuja sinfonia nos afeta muito através do clima espacial", disse ele. "Há décadas que conhecemos análogos de instrumentos de sopro e cordas, mas agora podemos adicionar alguma percussão à mixagem."

No entanto, é basicamente impossível ouvir essas vibrações no espaço. "As frequências que detectamos - [entre] 1,8 e 3,3 milihertz - são mais de 10.000 vezes muito baixas para serem audíveis ao ouvido humano", disse Archer.

Além disso, "há tão poucas partículas no espaço, que as pressões associadas às oscilações não seriam fortes o suficiente para mover um tímpano", observou ele. Para ouvir os dados, ele e sua equipe tiveram que "manipular os dados dos instrumentos sensíveis a bordo das sondas THEMIS para converter os sinais em algo audível para nós."

O estudo foi publicado online hoje (12 de fevereiro) na revista Nature Communications.

Nota do editor: A história foi corrigida para alterar megahertz para milihertz. Um milihertz é mil vezes menor do que um Hertz, razão pela qual as frequências da magnetopausa são muito baixas para o ouvido humano ouvir.

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