Isso é o que irá acontecer se uma tempestade solar gigante atingir a Terra

Grandes tempestades podem causar estragos em nossas cidades, alagando ruas e prejudicando a infra-estrutura. Mas com o advento da tecnologia, há uma preocupação bem maior do que o vento e a chuva: o clima espacial. Se uma tempestade solar gigante nos atingir hoje, a nossa tecnologia seria dizimada. A Terra inteira poderia ficar no escuro, sem eletricidade.

“Estamos muito mais dependentes da tecnologia nos dias de hoje e somos muito mais vulneráveis ao clima espacial do que éramos no passado”, disse Thomas Berger, diretor do Centro de Previsão do Tempo Espacial na Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos EUA, NOAA.

“Tempestade solar” é um termo genérico utilizado para descrever várias coisas que o Sol lança em nosso caminho, incluindo raios-x, partículas carregadas, e plasma magnetizado. Uma enorme tempestade solar não atinge a Terra desde meados do século 19, mas os astrônomos estão muito preocupados com a possibilidade de outra em breve.

Erupções solares

Uma tempestade solar normalmente começa com uma labareda solar – uma gigantesca explosão na superfície do sol que envia energia e partículas que fluem para o espaço. Pequenas erupções de classe C ocorrem o tempo todo e são fracas demais para afetar a Terra, enquanto erupções médias de classe M podem produzir pequenas rupturas no sinal de rádio. Erupções de classe X, no entanto, são as maiores explosões no sistema solar, liberando o equivalente a até um bilhão de bombas de hidrogênio. Estas erupções ocorrem muito raramente, mas quando acontecem, produzem uma visão épica.

Uma das explosões mais poderosas medidas com instrumentos modernos ocorreu durante um máximo solar em 2003. Ela era tão grande que estourou nossos sensores de satélite, que registraram uma erupção X-28 (28 vezes maior do que uma erupção X-1, que em si é 10 vezes maior do que uma erupção M1). Esse foi o evento:

Apesar de observar erupções por mais de um século, os cientistas ainda não estão totalmente certos do que faz com que o Sol entre em erupção. Nós sabemos que erupções têm muito a ver com perturbações no campo magnético poderoso de nossa estrela, que oscila ao longo de um ano do ciclo solar de 11 anos.

“As tempestades solares são originárias de características magnéticas que explodem da superfície do sol”, explicou o astrônomo Joe Gurman, do Goddard Spaceflight Center, da NASA. “Nós chamamos essas regiões ativas de manchas solares. Quando elas estão grandes, é uma indicação de que o campo magnético está mudando rapidamente. E a mudança rápida do campo magnético parece ser a causa, ou pelo menos está relacionado à ela”.

Uma explosão solar de médio-grande porte enviaria ondas de radiação de alta energia – raios X e luz ultravioleta – em direção à Terra. Estes tipos de radiação são poderosos o suficiente para rasgar elétrons dos átomos. Isso é exatamente o que eles começam a fazer quando atingem a parte superior da nossa atmosfera, conhecida como ionosfera. Basicamente, o céu fica eletrocutado com um pulso eletromagnético gigante. Mas de acordo com Berger, mesmo as maiores erupções não afetam muito os seres humanos.

“É um enorme impulso em que se agita a ionosfera, fazendo-a se expandir”, disse Berger. “Mas a explosão solar realmente não danifica tecnologia.”

A única exceção é o rádio. Os sinais de rádio entre a Terra e os satélites em órbita podem ser bloqueados quando a atmosfera fica muito carregada.

“As comunicações por rádio às vezes são impactadas”, Berger observou”. Quando os aviões estão voando sobre os pólos, a única maneira de se comunicar com os centros de controle é através de ondas de rádio de alta frequência saltando sobre os continentes. Mas é apenas uma dificuldade temporária com duração de dez minutos ou horas no máximo.”

Não temos uma boa maneira de prever erupções solares, e elas atingem a Terra muito rapidamente para a NOAA alertar companhias aéreas com antecedência (leva cerca de oito minutos para a luz solar chegar até nós).

Partículas carregadas

Minutos ou horas depois, a explosão solar ilumina o céu – uma corrente de partículas carregadas (elétrons e prótons) chega à Terra. Elas bombardeiam a magnetosfera, um protetor em torno da Terra criado por nosso campo magnético.

Ocasionalmente, um grande pulso de partículas carregadas vai atingir os satélites em órbita e danificar seus aparelhos eletrônicos. A radiação de partículas é também um grande risco para a saúde dos seres humanos no espaço.

“Nós temos que se preocupar com partículas energéticas na ISS”, disse Gurman.

Mas, em geral, os efeitos da radiação de partículas solares são bloqueados pela magnetosfera e atmosfera. Nós, cidadãos comuns, devemos nos preocupar com o que vem a seguir.

Ejeções de massa coronal

Quando o Sol se inflama, às vezes atira uma gigantesca nuvem de plasma magnetizado para o espaço. Isso é chamado ejeção de massa coronal (CME). CMEs são a forma mais lenta do clima solar, podendo chegar a Terra a partir de 12 horas até vários dias. Esse é de longe o evento mais perigoso.

Felizmente, como CMEs são lentas, os nossos meteorologistas espaciais têm um pouco mais de tempo para antecipá-las. Eles examinam imagens do Sol, retiradas dos satélites SOHO e STEREO. Quando nossos observatórios veem algo grande, a NOAA alerta.

A CME vem praticamente em linha reta a partir do Sol, e sempre há uma boa chance de que a Terra não acabe em seu caminho. Se uma CME está vindo direto para nós, ela vai bater primeiro no satélite ACE, da NASA, localizado a cerca de um milhão de milhas na frente do planeta. Se isso acontecer, entre 30 minutos a 1 hora, uma chuva de plasma irá interagir com a magnetosfera de nosso planeta e provocar uma tempestade geomagnética.

Isso é quando você começa a ver efeitos sobre a rede elétrica.

“Isso gera enormes correntes elétricas na atmosfera superior da Terra”, disse Berger. “Dependendo do quão condutor o solo é, você pode obter grandes correntes sendo capturadas pelas centrais e alimentadas na rede.” E isso é uma má notícia, porque “a nossa rede não é projetada para enormes quantidades de corrente que saem do chão.”

Fortes tempestades geomagnéticas são medidas em Dst, que descreve essencialmente o quão forte uma CME sacode o campo magnético da Terra. Tempestades comuns, que causam as auroras boreais, atingem por volta de Dst = -50 nT (nanotesla). A pior tempestade geomagnética da era espacial aconteceu em março de 1989 e registou uma Dst = -600 nT.

Mas mesmo em 1989, essa tempestade parecia insignificante em comparação com o evento Carrington, uma tempestade geomagnética que atingiu a Terra 156 anos atrás. Na época, o dano não foi tão ruim. Mas uma tempestade do porte de Carrington hoje poderia significar um desastre.

Tempestades monstruosas

O evento Carrington de setembro de 1859 é nomeado assim em homenagem a Richard Carrington, astrônomo inglês que viu o sol incendiar-se com seus próprios olhos. Nos dias seguintes a observação de Carrington, uma série de CMEs poderosas atingiu a Terra, criando auroras boreais até o sul de Cuba. Correntes eletrificadas atingiram linhas telegráficas, as incendiando e provocando interrupções de comunicações generalizadas.

Estimativas modernas para a força desta tempestade variam entre Dst = -800 nT a -1.750 nT.

A sociedade humana é muito mais dependente da eletricidade hoje do que era 156 anos atrás. Berger apontou que hoje temos gasodutos, redes de transmissão de energia elétrica, e muito mais tecnologia de condução elétrica em terra. Então, o que aconteceria se um evento Carrington nos atingisse agora?

As correntes de terra induzidas por grandes tempestades geomagnéticas podem derreter as bobinas de cobre de transformadores que estão no cerne dos sistemas de distribuição de energia. Se isso acontecer, haverá quedas de energia em massa. E como a nossa rede elétrica tem crescido muito e está mais interligada, os efeitos de tal interrupção poderiam ser espalhados por todo o mundo.

É difícil estimar o quanto isso impactaria em nossas vidas. As luzes, evidentemente, apagariam, tal como a Internet, e qualquer dispositivo que consome corrente. Em locais com abastecimento de água com controle eletrônico – como a maioria das cidades modernas -, sanitários e sistemas de tratamento de esgoto parariam de funcionar. Aquecimento e ar condicionado também. Alimentos perecíveis e medicamentos seriam perdidos. E assim por diante.

A tecnologia GPS também seria nocauteada. Grunman disse: “O sistema GPS depende do tempo muito preciso de um curso de sinais entre dois pontos, como uma nave espacial e seu telefone. Se você despejar um monte de partículas energéticas na atmosfera, ela confundirá  o seu GPS. O que é preocupante quando se considera que aviões dependem dessa tecnologia para pousar.

Alguns destes efeitos podem durar anos, e eles seriam sentidos a nível global.

É difícil de entender as conseqüências sociais de bilhões de seres humanos sem eletricidade por anos. O que sabemos com certeza é que o custo econômico seria enorme. O relatório National Academies estima que o custo total de um evento Carrington hoje poderia ultrapassar US$ 2 trilhões de dólares – 20 vezes maior do que o custo do furacão Katrina.

Graças a um exército crescente de observatórios meteorológicos no espaço, nós somos muito mais capazes de prever CMEs do que éramos há 20 anos. Ainda assim, a maioria dos cientistas concorda que, se uma enorme tempestade solar nos atingisse hoje, estaríamos em apuros. 

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