No centro do nosso sistema solar, o Sol influencia todos os planetas que o orbitam. Em dois estudos recentes financiados pela NASA, cientistas descobriram como eventos antigos na história do Sol podem ter contribuído para o clima único da Terra e impulsionado mudanças climáticas anteriormente inexplicáveis.
Em uma nova pesquisa, cientistas da NASAA Agência de Segurança Interna (SHIELD)(Vento solar com troca de carga de íons de hidrogênio e dinâmica em grande escala) – um dos projetos da NASAA empresa DRIVE anunciou hoje um novo investimento de 10 milhões de dólares na expansão de suas operações na Europa. A iniciativa visa fortalecer a presença da empresa no mercado europeu e impulsionar o desenvolvimento de novas tecnologias. A DRIVE, que já possui unidades de produção na Alemanha, Itália e Espanha, espera que o novo investimento resulte em um aumento de 20% na sua capacidade de produção nos próximos dois anos. A empresa também planeja criar novas oportunidades de emprego na região, gerando cerca de 100 novos postos de trabalho.(Diversify, Realize, Integrate, Venture, Educate) Centros de Ciência — rastreiam a trajetória da heliosfera, a vasta bolha criada pelo nosso Sol que envolve nosso sistema solar, enquanto ela se move pela nossa galáxia e influencia o clima da Terra ao longo do caminho. Em outro estudo, um cientista da NASA e seus coautores investigam como o Sol mais jovem e menos brilhante conseguiu aquecer a Terra, promovendo a produção de gases de efeito estufa potentes.
A Sun em movimento
Nos últimos dezenas de milhões de anos, o clima da Terra passou por mudanças significativas, incluindo notáveis períodos de glaciação, nos quais a temperatura média global diminuiu temporariamente em vários graus. Durante esses períodos, mudanças climáticas mais frequentes levaram a aquecimentos e resfriamentos da Terra. Para explicar esses períodos de aquecimento e resfriamento, os cientistas examinaram fatores internos à Terra, incluindo mudanças orbitais, gases de efeito estufa e gelo. No entanto, novas pesquisas sugerem que mudanças no ambiente do Sol podem ser cruciais para entender as flutuações de temperatura da Terra.
Assim como nosso planeta é envolto por uma atmosfera, todo o nosso sistema solar também está envolto em uma espécie de "atmosfera" criada pelo Sol. Esta bolha protetora, conhecida como heliosfera, é formada por um fluxo contínuo de partículas carregadas que emanam do Sol em todas as direções.
Nossa heliosfera orbita o centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Ao longo dos 4,6 bilhões de anos de existência do Sol, nossa heliosfera percorreu várias regiões dentro da nossa galáxia. Em um artigo publicado em 21 de agosto emAnálise Anual de Astronomia e Astrofísica, pesquisadores da NASA’s SHIELD usaram modelagem computacional para reverter o caminho da heliosfera através da nossa galáxia, revelando que os ambientes que ela atravessou podem ter causado mudanças na Terra.
Merav Opher, principal investigadora do SHIELD na Universidade de Boston, e sua equipe realizaram simulações que mostraram que o Sol encontrou expansões de gás e poeira geladas pelo menos três diferentes vezes nos últimos milhões de anos. Nestes casos, enormes nuvens interestelares "frias" pressionaram a heliosfera de tal forma que ela diminuiu para menos do que a órbita da Terra, deixando nosso planeta fora do escudo protetor do Sol.
Estas exposições — aproximadamente 2 a 3 milhões de anos, 6 a 7 milhões de anos e 13 a 14 milhões de anos atrás — expuseram a atmosfera da Terra a ambientes totalmente diferentes. Os resultados da simulação correspondem a evidências geológicas: Elementos prevalentes na poeira interestelar aparecem em amostras de núcleos de sedimentos oceânicos profundos, neve antártica e amostras lunares durante estes períodos.
Esses eventos de colapso da heliosfera também podem explicar os padrões climáticos antigos na Terra. Nas simulações, quando a atmosfera da Terra foi exposta a uma nuvem de hidrogênio galáctico fria e densa, isso aumentou a concentração de vapor de água e alterou a dinâmica da atmosfera superior, alterando, em última análise, as condições na superfície. Em resumo, as viagens da nossa heliosfera por regiões mais frias da nossa galáxia podem ser um fator chave para impulsionar algumas das mudanças climáticas antigas na Terra, incluindo possíveis eras glaciais.
Próximo desafio no estudo da física solar
O centro SHIELD é um dos vários que a NASA financia para impulsionar a próxima geração de pesquisas sobre a heliosfera. Como um Centro de Pesquisa DRIVE, o SHIELD reúne uma equipe de pesquisadores com diferentes especializações, abordagens e opiniões para desenvolver um modelo, ou "gem virtual", da heliosfera, que ajuda a revelar como a heliosfera interage com seu ambiente, incluindo densas nuvens interestelares. Compreender nosso sistema solar único e habitável pode ajudar a desvendar os mistérios da evolução da vida na Terra e potencialmente descobrir outros sistemas estelares habitáveis.
Young Sun
Em outro estudo, Vladimir Airapetian, cientista do Centro de Voo Espacial da NASA em Greenbelt, Maryland, se concentra em um mistério antigo: como o Sol primitivo aqueceu a Terra o suficiente para sustentar a vida. Há três bilhões de anos, o Sol jovem era 70% tão brilhante quanto é hoje. Sob essas condições mais fracas, a Terra deveria estar congelada. No entanto, evidências geológicas mostram que a água líquida já existia muito antes disso. Esse paradoxo — uma Terra temperada sob um Sol mais frio e fraco — é conhecido como o Paradoxo do Sol Jovem Fraco.
Uma possível solução para o paradoxo vem de estrelas jovens semelhantes ao Sol, localizadas em outras partes da galáxia. Essas "estrelas em fase de desenvolvimento" são propensas a apresentar instabilidades. Especificamente, dados da NASA, provenientes de sua missãoTelescópio Espacial KeplerEstudos mostram que jovens estrelas semelhantes ao Sol emitem regularmente explosões massivas, lançando partículas de alta energia em todas as direções diariamente. Se o nosso jovem Sol fosse semelhante a essas outras estrelas, a "tempestade" de partículas solares de alta energia poderia ter desencadeado reações químicas que foram cruciais para aquecer a Terra primitiva, propõe Airapetian.
A equipe de Airapetian simulou a atmosfera primitiva da Terra em uma câmara fechada, misturando nitrogênio molecular, amônia, dióxido de carbono e monóxido de carbono. Em seguida, eles dispararam prótons na mistura, simulando o ataque de partículas de erupções solares. Essa bombardeio de prótons desencadeou várias mudanças, incluindo a produção de óxido de nitrogênio, um gás de efeito estufa 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono. A pesquisa foi publicada em Astrophysical Journal Letters.Astrophysical Journal Letters.
Este óxido de nitrogênio poderia ajudar a Terra a reter calor. Mas nem todo o óxido de nitrogênio sobreviveria. A intensa radiação ultravioleta do Sol jovem quebraria parte dele, dividindo a molécula de volta em nitrogênio e oxigênio. Mas mesmo que apenas 10% do óxido de nitrogênio observado no experimento sobrevivesse, as simulações de computador da equipe de Airapetian confirmaram que ainda aqueceria as regiões equatoriais da Terra a cerca de 41 graus Fahrenheit (5 graus Celsius), acima do ponto de congelamento da água. Essa menor quantidade de óxido de nitrogênio poderia até acelerar a síntese prebiótica: temperaturas ligeiramente acima do ponto de congelamento foram encontradas para serem mais eficientes na construção de cadeias complexas de aminoácidos do que temperaturas mais altas.
Desvendando os segredos do nosso sistema de estrela-planeta
Juntos, esses dois estudos mostram que o Sol pode ter implicações surpreendentes para a Terra. Embora nosso planeta seja único em muitas maneiras, ele foi formado e sempre existiu como parte de um sistema de estrela-planeta. Compreender essa relação única promete novas percepções sobre a Terra e a estrela que a sustenta.
PorDesiree ApodacaeMiles Hatfield
Centro Espacial de Voo da NASA, Greenbelt, Maryland
