O campo magnético da Terra, ao que parece, é um mestre em aprisionar. Ele atrai partículas eletricamente carregadas do espaço para um cercadinho invisível em forma de rosquinha ao redor do nosso planeta, chamado corrente anelar. Esse enxame cativo de partículas carregadas desempenha um papel importante em como a Terra reage às condições mutáveis no espaço — clima espacial — que pode afetar a tecnologia da qual dependemos, como satélites e redes elétricas. No entanto, apesar de décadas de estudo, ainda há muito que não sabemos sobre essa cela celestial.
A NASA está se preparando para lançar uma missão projetada para fornecer uma visão única, de dentro para fora, da corrente anelar. Chamada STORIE — Storm Time O+ Ring current Imaging Evolution —, está programada para ser lançada em maio a bordo da 34ª missão de serviços de reabastecimento comercial da SpaceX para a Estação Espacial Internacional para a NASA. A missão está voando como parte da carga útil do Space Test Program — Houston 11 (STP-H11), uma parceria entre a Força Espacial dos EUA e a NASA. Uma vez instalada roboticamente no exterior da estação espacial (esperado alguns dias após sua chegada), a STORIE olhará para fora em direção à corrente anelar, ajudando os cientistas a responder perguntas antigas sobre como ela cresce e encolhe e que tipo de partículas a compõem.
“Essas partículas têm impactos importantes no clima espacial”, disse Alex Glocer, investigador principal da STORIE no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, onde o instrumento foi projetado e construído. “Queremos entender como essa população aprisionada é construída e de onde ela vem.”
Esses detalhes são especialmente importantes durante tempestades solares, quando erupções do Sol podem levar a distúrbios magnéticos na Terra. Semelhante aos cinturões de radiação Van Allen da Terra, mas preenchido com partículas de menor energia, a corrente anelar tende a flutuar em tamanho, forma e intensidade de forma mais dramática do que os cinturões de radiação durante tempestades solares. Além disso, na corrente anelar, partículas com carga positiva e partículas com carga negativa fluem em direções opostas, criando correntes elétricas. Portanto, mudanças ali podem levar a flutuações magnéticas e correntes induzidas no solo, potencialmente afetando dutos e linhas de energia. A corrente anelar também pode contribuir para o acúmulo de carga na superfície de satélites em órbita da Terra, o que pode causar falhas nas espaçonaves. Além disso, quando a energia aumenta na corrente anelar, parte dessa energia é transferida para a atmosfera superior, fazendo-a aquecer, inchar e criar mais arrasto nos satélites, o que pode fazer com que a espaçonave saia de órbita mais cedo do que o esperado.
No entanto, é difícil estudar a corrente anelar diretamente porque as partículas dentro dela são invisíveis. “Você não pode simplesmente fotografá-las com uma câmera”, explicou Glocer. Em vez disso, a STORIE irá escanear o brilho de átomos neutros energéticos, ou ENAs, que são formados quando partículas carregadas presas na corrente anelar conseguem escapar. As partículas ganham sua liberdade roubando um elétron da atmosfera externa da Terra, conhecida como exosfera, e se tornam neutras. “Uma vez que essas partículas carregadas se tornam neutras, elas não sentem mais os efeitos do campo magnético da Terra e não estão mais presas”, disse Glocer. “Elas podem simplesmente voar em qualquer direção.”
Ao medir a velocidade e direção dos ENAs, a STORIE pode ajudar a responder perguntas antigas sobre as origens das partículas na corrente anelar — se são fornecidas por um fluxo de partículas que sai do Sol, conhecido como vento solar, ou da Terra. A equipe da STORIE projetou o instrumento para prestar atenção especial a átomos de oxigênio com carga positiva (O+) porque, de acordo com Glocer, “Quando você vê oxigênio, isso vem da atmosfera. Você recebe muito pouco disso do vento solar.” Se a STORIE encontrar muitos átomos de oxigênio, os cientistas saberão que a corrente anelar é amplamente abastecida pela atmosfera da Terra, em vez do vento solar.
Glocer e outros cientistas também querem descobrir se a população de partículas carregadas da corrente anelar