O vento solar está removendo a atmosfera superior de Marte. Isso poderia acontecer com a Terra?

Marte está perdendo sua atmosfera

Agora, o vento solar arranca a atmosfera de Marte. Cerca de 100 gramas de gás por segundo, levados ao espaço. Um fluxo fino de partículas sai do Sol em todas as direções. Nunca para.

Essa erosão pode ter tornado Marte o mundo frio e seco de hoje. A Terra está nesse mesmo vento todos os dias. Isso poderia acontecer aqui? A cauda azul de cometa é uma pista.

Perto do Sol, um cometa ganha cabeça brilhante e longa cauda. Cometa é bola cósmica de neve de gases congelados, rocha e poeira, em órbita solar. Ao se aproximar do Sol, sua cauda cresce. Um cometa brilhante pode ter duas caudas. Uma, azulada e tênue, aponta direto para longe do Sol.

Isso ocorre com o cometa caindo rumo ao Sol ou voltando para fora. Ao se afastar, cauda vai à frente. Algo vindo do Sol empurra a cauda o tempo todo. Há outra coisa estranha sobre o Sol.

A superfície visível do Sol tem cerca de cinco mil e quinhentos graus Celsius. Mas a coroa, fina atmosfera externa do Sol, chega a 2 milhões de graus Celsius. É como quarto: mais longe do fogão, mais quente. Por que a atmosfera solar seria tão mais quente que a superfície?

Os cientistas discutem a resposta há décadas e continuam. O que segue empurrando a cauda azul longe do Sol?

O que empurra a cauda de um cometa?

Essa cauda azul é uma das duas do cometa. A outra, de poeira, é empurrada pela luz solar numa curva suave para longe do Sol. A cauda azul é gás: seus átomos perderam elétrons, ganhando carga elétrica. Um átomo assim é chamado íon, por isso esta é a cauda iônica. A cauda iônica aponta direto para longe do Sol.

Esta foto de 1987 mostra a cauda iônica do cometa Wilson, com cerca de 11 milhões de quilômetros no céu visto da Terra. Em 1951, o astrônomo alemão Ludwig Biermann estudou caudas como estas. Concluiu que a luz solar era fraca demais para explicar o afastamento rápido das caudas iônicas. Propôs um fluxo contínuo de partículas saindo do Sol.

Contínuo significava sempre, não apenas às vezes. Na época, uma ideia dizia que o Sol lançava partículas só em explosões ocasionais. Mas ninguém explicava por que o Sol continuaria lançando partículas.

O artigo que quase foi recusado

Em 1958, um professor assistente de 31 anos da Universidade de Chicago enfrentou essa questão. Seu nome era Eugene Parker. Ele partiu de uma hipótese: a atmosfera externa do Sol é extremamente quente, muito acima de um milhão de graus. Pense no que o calor faz a um gás.

Temperatura mede a velocidade das partículas num gás. Imagine uma panela de sopa no fogão, tampada. A tampa devolve e retém o vapor quente. Ao redor do Sol, nada no espaço distante empurra o bastante para segurar um gás tão quente.

O espaço não tem tampa. Parker fez as contas. As contas indicaram um fluxo saindo em todas as direções, o tempo todo. Ao viajar, aceleraria até superar a velocidade do som.

Mais rápido que o som é supersônico. Hoje chamamos esse fluxo de vento solar. Primeira resposta: a atmosfera externa do Sol é quente demais para a gravidade solar segurá-la, e o que escapa é o vento solar. Esse vento empurra a cauda iônica do cometa para longe do Sol.

Nem todos se convenceram. Parker lembrou: o revisor mandou-o estudar o assunto na biblioteca antes de tentar escrever um artigo. Mas Parker disse que o revisor não apontou erro algum na matemática. O artigo foi para outro revisor, com quase o mesmo resultado.

O editor da revista era o astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar, que mais tarde ganhou um Nobel. Parker lembrou que Chandrasekhar foi ao escritório e perguntou: "Quer mesmo publicar este artigo?" Parker observou que nenhum revisor encontrou erro de fato, e Chandrasekhar concordou em publicá-lo. Anos depois, Chandrasekhar disse que também era cético, mas, sem objeção real, achou que precisava publicar.

Saiu no The Astrophysical Journal em 1958, com o título "Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields." Havia uma ideia rival, do físico Joseph Chamberlain. No modelo dele, a atmosfera do Sol evaporava lentamente para o espaço. Chamberlain esperava esse gás na órbita da Terra a apenas cerca de 18 quilômetros por segundo.

Uma brisa suave ou um vento supersônico. Só sair e medir resolveria.

Medindo o vento

A primeira chance veio logo, em 1959, da União Soviética. Luna 1 e Luna 2 levavam detectores de partículas da equipe de Konstantin Gringauz. Detectaram partículas carregadas a mais de 50 quilômetros por segundo. Mas não sabiam de que direção vinham.

A cronologia da NASA ainda credita à Luna 1 a primeira medição do vento solar. Ainda assim, a questão continuava aberta. Em 1962, a Mariner dois da NASA voou até Vênus. Foi a primeira nave bem-sucedida a viajar a outro planeta.

A bordo, um instrumento de Marcia Neugebauer e Conway Snyder, do Jet Propulsion Laboratory da NASA. Encontrou gás carregado vindo diretamente do Sol, a cerca de 400 a 700 quilômetros por segundo. Mais de 20 vezes a velocidade da brisa de Chamberlain. A 400 quilômetros por segundo, você circundaria a Terra em menos de dois minutos.

A Mariner 2 mediu primeiro a velocidade, densidade e composição do vento. Parker resumiu: "O vento solar soprava 24/7." Mais tarde, Chamberlain chamou seu modelo de evaporação de "extremamente irrealista." Hoje sabemos que o vento solar é principalmente prótons e elétrons.

Um gás tão quente, com elétrons arrancados de seus átomos, é chamado de plasma. O vento solar é plasma, saindo do Sol em todas as direções, a cada segundo, dia e noite.

Mais quente que a superfície

A resposta de Parker dependia de uma coisa: uma atmosfera externa muito quente. Como sabiam que era tão quente? Lembre a coroa, atmosfera externa do Sol. Num eclipse solar total, ela aparece como brilho branco ao redor do disco negro da Lua.

Num eclipse de 1869, Charles Young e William Harkness viram algo estranho na luz da coroa. Ao separar a luz em cores, havia uma linha verde inexplicável. Alguns acharam que vinha de novo elemento, chamado coronium. O mistério durou mais de 70 anos.

Em 1939, Walter Grotrian sugeriu que uma das linhas da coroa, uma vermelha, vinha de ferro que perdera nove elétrons. Em 1943, o físico sueco Bengt Edlén associou linhas da coroa a medidas de laboratório. A famosa linha verde vem de átomos de ferro que perderam 13 de seus 26 elétrons. Produzir essa linha verde exige gás a quase 2 milhões de graus.

Coronium não era um novo elemento. Era ferro comum, num lugar extraordinário. Em 1947, o físico sueco Hannes Alfvén estimou a temperatura da coroa em cerca de 2 milhões de kelvin. Nessas temperaturas, kelvin e Celsius dão praticamente o mesmo número. A NASA apresenta os números assim. A superfície tem cerca de 5.500 graus Celsius. A

coroa chega a 2 milhões de graus, e o núcleo tem cerca de 15 milhões de graus. O núcleo produz a energia do Sol, então faz sentido ser quente. Você esperaria que esfriasse ao se afastar. Em vez disso, logo acima da superfície, a temperatura salta centenas de vezes.

Mais uma coisa sobre esse calor. Calor difere de temperatura: é quanta energia as partículas conseguem transferir. A coroa tem temperatura altíssima, mas densidade muito baixa. Há tão poucas partículas que elas transferem pouquíssimo calor.

É como faíscas de vela estrelinha: muito quentes, mas pequenas demais para queimar sua mão.

Quem aquece a coroa?

Por que a coroa é tão quente? Isso é o problema do aquecimento coronal. Há dois suspeitos principais. Primeiro, ondas. Abaixo da superfície solar, o gás quente se agita sem parar.

Imagine as linhas magnéticas solares como cordas longas de violão. A agitação pode sacudi-las e enviar ondas à coroa, onde transferem energia a partículas carregadas. São ondas de Alfvén, nomeadas em homenagem a Hannes Alfvén. Segundo, nanoflares.

Uma flare é uma explosão súbita de energia solar; uma nanoflare, uma muito pequena. Quando linhas magnéticas retorcidas se rompem e se unem, liberam energia. Isso se chama reconexão magnética. Muitas explosões assim pelo Sol podem somar muito calor.

Ambas podem contribuir. Mas havia um problema: ao chegar à Terra, o vento já mudou. O vento solar lento leva cerca de quatro dias para percorrer os 150 milhões de quilômetros até nós. No caminho, mistura-se e perde muito do caráter original.

Nour Raouafi, da equipe Parker Solar Probe, disse que perceberam que jamais conseguiriam resolver totalmente o aquecimento coronal sem medir dentro da coroa. Então a NASA foi lá.

Voando para dentro da coroa

Em 12 de agosto de 2018, a NASA lançou a Parker Solar Probe. Foi a primeira missão da NASA em homenagem a alguém vivo. Eugene Parker, então aos 91 anos, assistiu ao lançamento com a equipe. Para sobreviver, a sonda voa atrás de um escudo térmico.

A frente do escudo chega a cerca de mil trezentos e setenta graus Celsius; atrás, os instrumentos ficam a cerca de vinte e nove graus. Parte da razão é o que acabamos de ouvir: a coroa é extremamente quente, mas muito fina. Em 28 de abril de 2021, na oitava aproximação, a sonda entrou na coroa pela primeira vez. A NASA anunciou que uma nave tinha "tocado o Sol."

Na verdade, cruzou uma fronteira invisível: a superfície crítica de Alfvén. Dentro, gravidade e campo magnético solar ainda mantêm a atmosfera. Fora dela, o vento é tão rápido que ondas já não voltam ao Sol. Ele se liberta. É a borda externa da atmosfera solar.

Mesmo assim, a sonda ainda estava a cerca de 13 milhões de quilômetros acima da superfície do Sol. Em 24 de dezembro de 2024, chegou a 6,1 milhões de quilômetros da superfície solar, mais perto que qualquer objeto humano. Movia-se a cerca de 690.000 quilômetros por hora, o objeto mais rápido já construído. Ela repetiu essa aproximação várias vezes. Em 4 de setembro de 2026, fez sua 29ª aproximação.

A missão foi estendida até 2029. Sua câmera WISPR capturou as imagens mais próximas do vento solar ao sair do Sol. A diretora científica da NASA, Nicky Fox, disse: "Estamos vendo onde começam as ameaças do clima espacial à Terra, com nossos olhos, não só com modelos." Eugene Parker não viu tudo isso. Ele morreu em março de 2022, aos 94 anos.

O que as naves encontraram? A Parker Solar Probe descobriu que o vento perto do Sol tem dobras magnéticas repentinas. O campo se curva bruscamente e volta de repente, como a letra S. Elas são chamadas de switchbacks. Em 25 de março de 2022, a nave Solar Orbiter, operada pela Agência Espacial Europeia e pela NASA, fez a primeira imagem de uma delas.

Usou o Metis, instrumento que bloqueia o disco solar brilhante para ver a coroa fraca. A imagem se encaixou num modelo em que linhas magnéticas abertas encontram linhas que voltam ao Sol e se reconectam. Cientistas sugerem que o processo também acelera o vento solar. A Solar Orbiter encontrou outra coisa nas primeiras imagens, divulgadas em 2020.

No Sol inteiro havia pequenos clarões, apelidados pela equipe de "fogueiras". Cada um é de um milhão a um bilhão de vezes menor que as flares solares vistas da Terra. Um cientista da equipe, Frédéric Auchère, disse que elas "podem ser a contribuição dominante para o aquecimento da coroa solar." Podem ser. Ainda ninguém demonstrou isso.

Agora, o vento rápido. Ele sai de regiões escuras da coroa chamadas buracos coronais. Buraco coronal é uma região escura onde o campo magnético não volta ao Sol, permitindo ao vento sair direto. Em 2023, a equipe de Stuart Bale usou a Parker Solar Probe para observar o vento rápido perto da origem. Encontraram o vento em pequenos fluxos, espaçados como enormes células

de gás subindo e descendo na superfície solar, cada uma com cerca de 60.000 quilômetros de largura. Concluíram que a energia do vento rápido vem da reconexão magnética na base dos buracos coronais. Em última análise, vem do campo magnético solar. Em 2024, outra equipe captou duas vezes o mesmo fluxo.

Em fevereiro de 2022, a Parker Solar Probe mediu o fluxo perto do Sol. A Solar Orbiter mediu o mesmo mais longe, perto da órbita de Vênus. Entre os pontos, as ondas de Alfvén do vento perderam energia. Calcularam que essa energia bastava para aquecer e acelerar o vento rápido.

Mas foi um único evento, como outros pesquisadores observaram. Outro estudo de 2024 procurou switchbacks dentro da coroa e não encontrou nenhum completamente formado ali. Isso dificulta saber onde se formam. Em 2023, a Agência Espacial Europeia resumiu: o aquecimento da coroa ainda é "muito debatido."

As peças se juntam, mas o problema do aquecimento coronal continua aberto. Ondas e pequenas explosões podem dividir o trabalho.

Vento rápido, vento lento e uma espiral

Ao deixar o Sol, o vento não sopra todo à mesma velocidade. O vento rápido dos buracos coronais viaja a 500 a 800 quilômetros por segundo. Perto da órbita terrestre, predomina o vento lento, a cerca de 400 quilômetros por segundo. Com o Sol calmo, geralmente há um grande buraco coronal sobre cada polo.

A Ulysses voou acima dos polos solares e mediu ali o vento rápido, em média 750 quilômetros por segundo; perto do equador, o lento chegava a cerca de 400. Quando o rápido alcança o lento, acumula-se nele. Forma uma região densa de campo magnético forte, chamada região de interação corrotante.

Quando uma delas passa pela Terra, pode provocar uma tempestade geomagnética. É uma perturbação no campo magnético da Terra, geralmente pequena ou moderada. O vento também carrega o campo magnético solar. O Sol gira a cada cerca de 27 dias.

Pense num aspersor girando. Cada gota sai reta, mas o jato curva-se em espiral. O campo magnético solar enrola-se nessa espiral. Perto da Terra, as linhas cruzam o caminho do vento, em média, a 45 graus. Parker previu essa espiral em 1958: a espiral de Parker.

Uma bolha em torno do Sistema Solar

Até onde vai o vento? Vai além dos planetas até encontrar gás fino entre estrelas. No caminho, sopra ao redor do Sol uma bolha gigante, a heliosfera. As distâncias são medidas em unidades astronômicas. Uma é a distância Terra-Sol: cerca de 150 milhões de quilômetros.

Em dezembro de 2004, a Voyager 1 cruzou o choque terminal, a cerca de 94 unidades astronômicas do Sol. Ali, o vento desacelera ao pressionar o gás externo. Em 25 de agosto de 2012, a cerca de 122 unidades astronômicas, a sonda Voyager um cruzou a heliopausa, a borda da bolha. São cento e vinte e duas vezes mais longe do Sol que nós.

Mas o instrumento de plasma da Voyager um parou de funcionar em mil novecentos e oitenta, impedindo a medição direta do vento. O da Voyager 2 ainda funcionava. Em 5 de novembro de 2018, registrou forte queda na velocidade do vento solar. Depois, não detectou fluxo algum de vento solar.

Voyager 2 saiu do vento solar para o espaço interestelar. Fim do vento é uma borda do Sistema Solar.

O escudo da Terra e a aurora

De volta à Terra, dentro desse vento todos os dias. A Terra tem campo magnético, que faz a bússola apontar ao norte. O vento solar pressiona-o e forma ao redor do planeta um espaço protegido, a magnetosfera. No lado solar, comprime-a; no noturno, estica-a numa longa cauda.

Explicação comum: partículas do vento solar caem direto na atmosfera, formando a aurora. A NOAA, agência americana de clima e oceanos, explica diferente. Os elétrons da aurora ganham energia na longa cauda noturna da Terra. Correm pelas linhas magnéticas às regiões polares.

Ali, a 80 a 500 quilômetros de altitude, colidem com oxigênio e nitrogênio, que emitem luz. O vento solar fornece energia, mas não cai simplesmente sobre nós. Em grandes tempestades, os anéis de aurora polares se espalham, visíveis muito mais longe. Em maio de 2024, pessoas enviaram mais de 6.000 relatos de aurora de 55 países ao projeto Aurorasaurus.

No Japão, observadores fotografaram auroras magenta incomuns.

Quando o vento vira uma tempestade

A tempestade de maio de 2024 não foi causada pelo vento solar diário. Às vezes, a coroa lança de uma vez enorme nuvem de plasma e campo magnético. É uma ejeção de massa coronal, ou CME. Se o vento solar é constante, CME é rajada súbita.

As mais rápidas chegam à Terra em apenas 15 a 18 horas. Ao atingir a Terra, uma CME pode sacudir o campo magnético e causar tempestade geomagnética, muitas vezes mais forte. A NOAA classifica as tempestades de G1, menor, a G5, extrema. Em 1º de setembro de 1859, Richard Carrington e Richard Hodgson viram um clarão branco no Sol.

Foi a primeira flare solar observada por alguém em luz branca comum. Cerca de 17 horas depois, enorme tempestade atingiu a Terra, e auroras encheram o céu em 2 e 3 de setembro. O mundo tinha cerca de duzentos mil quilômetros de linhas telegráficas, grande parte inutilizada por oito horas ou mais. Em 13 de março de 1989, às duas e quarenta e quatro, uma tempestade atingiu a rede elétrica de Quebec, no Canadá.

Em menos de um minuto, a rede inteira caiu. Milhões ficaram sem energia por mais de nove horas. O metrô de Montreal parou; auroras foram vistas até a Flórida e Cuba. Grande parte de Quebec fica sobre enorme escudo de rocha dura que conduz mal corrente elétrica. Durante

a tempestade, a corrente no solo achou caminho mais fácil pelas longas linhas de energia. Em 3 de fevereiro de 2022, a SpaceX lançou 49 satélites Starlink. Foram liberados numa órbita baixa, descendo a cerca de duzentos e dez quilômetros. No dia seguinte, uma tempestade geomagnética aqueceu e expandiu a alta atmosfera.

O ar mais espesso aumentou em até 50 por cento o arrasto dos satélites ante lançamentos anteriores. A SpaceX disse que até 40 dos 49 cairiam e queimariam. Depois, o rastreamento contou 38. Em 10 de maio de 2024, chegou a tempestade mais forte em mais de 20 anos. Foi G5, topo da escala NOAA, primeira em mais de duas décadas.

Chama-se tempestade Gannon, pela cientista de clima espacial Jennifer Gannon. No Meio-Oeste dos EUA, tratores guiados por GPS saíram da rota ou pararam em plena época de plantio. Análise da Kansas State University estimou que fazenda dependente de GPS pode ter perdido cerca de 12.000 a 17.000 dólares americanos. O satélite ICESat-2 da NASA entrou sozinho em modo de segurança.

Em 10 de outubro de 2026, CME que saiu do Sol dois dias antes chegou à Terra. Naquela noite, a NOAA informou uma tempestade geomagnética G3, ou forte. A atividade solar sobe e desce em ciclo de cerca de 11 anos, com pico atual em outubro de 2024. Em 2019, meteorologistas esperavam um pico mais fraco; o real foi muito mais forte.

De 15 a 60 minutos

Então podemos ver uma tempestade chegando? Entre Terra e Sol há ponto onde nave fica alinhada ao Sol, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra. Ele se chama ponto de Lagrange um, também conhecido como L um. Ali, satélite encontra o vento solar antes de nos alcançar.

Nave ali costuma dar 15 a 60 minutos de aviso. Por anos, DSCOVR da NOAA fez isso. Em junho de 2026, a NOAA trocou-o por um mais novo. Essa nave foi lançada em 24 de setembro de 2025 e agora se chama SOLAR-1. Em junho de 2026, entrou oficialmente em serviço como primeiro satélite americano feito só para vigiar o clima espacial.

Seu coronógrafo, câmera que bloqueia disco solar para ver a coroa, envia imagens de CMEs a meteorologistas em até 30 minutos. Com a SOHO mais antiga, imagens podem levar até oito horas aos meteorologistas. Clinton Wallace, diretor do Space Weather Prediction Center da NOAA, resumiu: "Dá mais tempo para agir."

O que o vento tira de Marte

Agora, de volta a Marte, onde começamos. Marte não tem campo magnético global. Então, vento solar alcança diretamente a alta atmosfera e leva partículas carregadas ao espaço. Em 2015, MAVEN da NASA mediu perda de cerca de 100 gramas de gás por segundo.

Durante tempestades solares, a perda aumenta significativamente. O cientista-chefe da MAVEN, Bruce Jakosky, comparou isso ao roubo diário de algumas moedas de uma caixa registradora: com o tempo, acumula. Em bilhões de anos, isso pode ajudar a explicar como Marte passou de mundo mais úmido a planeta frio e seco, hoje com apenas uma atmosfera fina. A Terra poderia perder a atmosfera assim? É tentador dizer que nosso campo magnético nos protege.

Mas alguns cientistas discordam. Estudo de 2018 comparou medições: Terra, Marte e Vênus perdem atmosfera em ritmos semelhantes. Vênus não tem campo magnético global, mas tem uma atmosfera muito espessa. Os autores argumentaram que campo magnético só não basta para proteger uma

atmosfera e pode até ajudar o gás a escapar perto dos polos. Marte também é pequeno, tem gravidade fraca. Escudo magnético pode ser só parte da história.

Então, o que é o vento solar?

Então, o que é o vento solar? É a atmosfera solar, quente demais para ficar, saindo em toda direção a centenas de quilômetros por segundo. Empurrava caudas de cometas antes de se saber que existia. Jovem físico o previu; dois revisores rejeitaram a ideia, e nave rumo a Vênus o mediu.

Enrola-se em espiral, sopra uma bolha além dos planetas, ilumina nossos céus e arranca lentamente o ar de Marte. Vem de coroa centenas de vezes mais quente que a superfície abaixo. Cientistas ainda buscam saber por quê, com sonda que continua mergulhando na coroa. Na próxima vez que vir cometa, procure a cauda azul e tênue. Ela aponta longe do Sol porque ele nunca para de soprar.