A ilustração mostra as missões espaciais Cluster (acima) e THEMIS (abaixo) voando através da magnetosheath da terra (região fronteiriça turbulenta entre o vento solar e a magnetosfera de nosso planeta)
Pela primeira vez, os cientistas foram capazes de determinar quanta energia é transferida de grandes para pequenas escalas na magnetosheath - a região limítrofe entre o vento solar e a bolha magnética protetora do nosso planeta. Os dados foram coletados pelo Cluster e THEMIS por vários anos. A análise mostrou que a turbulência é a chave, tornando o processo 100 vezes mais eficiente do que no vento solar.
Os planetas do nosso sistema são lavados pelo vento solar - um fluxo supersônico de partículas carregadas de alta energia liberadas pela estrela principal. Vários planetas, incluindo o nosso, destacam-se por possuírem um campo magnético - um obstáculo ao vento solar.
É o contato entre o campo magnético da Terra e o vento estelar que cria a complexa estrutura da magnetosfera. Esta é uma bolha protetora que protege o planeta da maioria das partículas perigosas. Os cientistas foram capazes de estudar suficientemente os processos físicos no plasma do vento solar e da magnetosfera. Mas ainda há dúvidas sobre a relação entre essas duas mídias e a região turbulenta, chamada de magnetosheath.
Para entender como a energia é transmitida do vento solar para a magnetosfera, é preciso entender o que está acontecendo na morte dos magnetos. No vento estelar, a turbulência afeta a dissipação de energia de grandes a pequenas escalas, onde as partículas de plasma se aquecem e aceleram para energias mais altas.
Houve suspeitas de que o mesmo mecanismo deveria funcionar para a morte dos magnetos, mas isso não pôde ser verificado. O plasma da magnetosfera é mais turbulento, está mais exposto a flutuações de densidade e mais comprimido que o vento solar. Portanto, os cientistas só nos últimos anos foram capazes de desenvolver limites teóricos para o estudo de processos físicos em um ambiente similar.
Ilustração esquemática de um processo de cascata de energia em um plasma turbulento visto na magnetosheath da Terra
Os cientistas estudaram o volume de informações obtidas pelas missões Cluster e THEMIS em 2007-2011. Aplicando as ferramentas teóricas recém-criadas, elas obtiveram um resultado incrível. Descobriu-se que a densidade e as flutuações magnéticas causadas pela turbulência na magnetosfera aumentam a velocidade na qual a energia cai de escala grande para menor, 100 vezes mais eficiente do que no vento solar. A análise mostra que aproximadamente 10–13 J de energia por m 3 é transmitida a cada segundo. Além disso, os pesquisadores obtiveram uma correlação empírica ligando a taxa de dissipação de energia na caixa magnética com uma quarta potência de magnitude diferente, usada para estudar o movimento de líquidos (número Mach turbulento).
A velocidade é difícil de determinar se as sondas espaciais não são usadas, mas o número Mach é mais fácil de calcular usando observações remotas do plasma astrofísico localizado fora dos limites planetários.
Cientistas estão esperando por uma comparação de suas descobertas com medições de plasma ao redor de outros planetas solares. Isso é possível para as missões de Juno (Júpiter) e futuros vôos para os satélites de Júpiter, bem como BepiColombo.
