A forte atividade solar pode criar auroras deslumbrantes na Terra, mas fora da proteção do campo magnético do nosso planeta, o Sol pode tornar-se extremamente perigoso. Erupções violentas, como explosões solares e ejeções de massa coronal, podem ejetar partículas de alta energia para o espaço, representando uma séria ameaça para os astronautas e as naves espaciais.
Algumas dessas erupções causam eventos de prótons solares (SPEs), nos quais partículas carregadas correm em direção à Terra a velocidades de até 90% da velocidade da luz. Em 1972, vários SPEs eclodiram entre as missões lunares Apollo 16 e Apollo 17. Se os astronautas fossem expostos à radiação durante uma missão lunar, poderiam ser expostos a níveis letais de radiação. À medida que as agências espaciais se preparam para futuras explorações lunares, os cientistas trabalham para compreender melhor estes eventos solares imprevisíveis.
Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) desenvolveram uma nova maneira de detectar evidências de SPEs anteriores. A equipe combinou registros históricos medievais com medições ultraprecisas de carbono-14 feitas em árvores asunara enterradas no norte do Japão. Usando este método, eles identificaram um evento de próton solar que provavelmente ocorreu em algum momento entre o inverno de 1200 DC. e. e na primavera de 1201 e., um período marcado por atividade solar extraordinariamente intensa. As descobertas foram publicadas em Anais da Academia Japonesa, Série B.
O professor Hiroka Miyahara, do Departamento de Meio Ambiente Solar-Terrestre e Clima do OIST, explicou:”Pesquisas anteriores sobre SPEs históricos se concentraram em eventos raros e extremamente poderosos. Nosso trabalho fornece uma base para detectar SPEs subextremos – eventos que ocorrem com mais frequência e têm cerca de 10-30% do tamanho dos casos mais extremos, mas ainda são perigosos. SPEs subextremos são mais perigosos. Mas agora nosso método permite identificá-los com eficácia e compreender melhor as condições sob as quais eles ocorrem com mais frequência.”
Árvores antigas contêm pistas sobre tempestades solares
O campo magnético da Terra bloqueia a maioria das partículas de alta energia liberadas durante a SPE. No entanto, perto dos pólos, as linhas do campo magnético abrem-se para o espaço, permitindo que algumas partículas escapem para a atmosfera. Durante eventos particularmente poderosos, estas partículas colidem com gases atmosféricos e criam compostos de carbono-14 que se espalham por todo o mundo e prendem organismos vivos.
Ao analisar os níveis de carbono-14 em material orgânico preservado, como antigas árvores enterradas, os cientistas podem acompanhar as mudanças na atividade solar ao longo de milénios. A equipe do OIST usou uma técnica de medição ultraprecisa que passou mais de uma década aperfeiçoando. Este método pode detectar flutuações muito menores no carbono-14 do que os métodos convencionais, permitindo a identificação de eventos de prótons solares “subextremos” mais fracos que antes eram invisíveis.
Como a análise do carbono-14 leva muito tempo, os investigadores primeiro precisaram de pistas sobre quando a actividade solar invulgar poderia ter ocorrido.
Um diarista japonês medieval descobriu “luzes vermelhas” no céu.
Uma pista importante é Meigetsuki, o diário do poeta e cortesão japonês Fujiwara no Teiko (1162-1241). Em fevereiro de 1204 e. ele descreveu ter visto “luzes vermelhas no céu do norte sobre Kyoto”.
Os eventos de prótons solares não produzem auroras diretamente, mas estão frequentemente associados aos mesmos tipos de perturbações solares que. Essa observação histórica deu aos pesquisadores tempo para um estudo mais detalhado.
Os cientistas então mediram os níveis de carbono-14 em madeira de asunaro enterrada na província de Aomori, no norte do Japão. Eles detectaram explosões de carbono-14 que indicavam um evento subextremo de prótons solares. Ao combinar estas medições com estudos dendroclimáticos – isto é, um método de datação baseado na comparação de padrões de crescimento de anéis de árvores relacionados com climas regionais – os investigadores determinaram que o evento provavelmente ocorreu entre o inverno de 1200 dC. e na primavera de 1201 DC. Os registos históricos da China também descrevem uma aurora vermelha vista em latitudes invulgarmente baixas durante o mesmo período.
Evidência de um sol excepcionalmente ativo
“Os dados de alta precisão não só nos permitiram datar com precisão os eventos subextremos de prótons solares, mas também nos permitiram reconstruir claramente os ciclos solares daquele período”, disse Miyahara. “Hoje, a atividade do Sol flutua em ciclos de onze anos, mas descobrimos que naquela época o ciclo era de apenas sete a oito anos, indicando um Sol muito ativo. O SPE que datamos ocorreu no pico de um destes ciclos.”
A pesquisa ajuda a preencher lacunas importantes na história da atividade solar e melhora a compreensão dos cientistas sobre fenômenos climáticos espaciais perigosos. Segundo Miyahara, a análise do carbono-14 por si só não é suficiente. Os registros históricos e outros métodos científicos também são importantes para reconstruir o comportamento do Sol no passado.
“A literatura histórica fornece uma janela de tempo candidata, e a dendroclimatologia permite uma comparação direta entre SPE detectado e relatórios de manchas solares e auroras registrados na literatura. Essas abordagens integradas são necessárias para reconstruir com precisão a atividade solar passada, o que nos ajuda a compreender melhor as características do clima espacial extremo, “concluiu Miyahara. “Por exemplo, embora a SPE que encontrámos tenha ocorrido perto do pico do ciclo solar, algumas das auroras de baixa latitude de longa duração registadas na literatura parecem mergulhar em direção ao mínimo do nosso ciclo solar reconstruído. Isto é inesperado, e estamos entusiasmados por explorar mais a fundo quais as condições solares que podem causar isto.”
