O Campo Magnético

Existe uma região do nosso planeta que nunca foi visitada por um ser humano. Ninguém jamais viu esse lugar. Mas o que acontece lá afeta cada um de nós em todos os dias das nossas vidas. Ela se encontra a mais de 3.200.000 metros abaixo dos nossos pés. O núcleo derretido da Terra. Ali um vasto oceano de ferro derretido gera um campo de força invisível. O campo magnético da Terra. Ele cerca o planeta inteiro criando um casulo magnético vital que nos protege.

Tal como a eletricidade, o magnetismo flui. Ele é gerado nas profundezas do núcleo terrestre, emergindo perto do pólo sul, circunda o planeta e flui de volta para dentro do planeta através do pólo magnético norte.

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Mais ou menos, na metade do caminho para o centro da Terra alcançamos o verdadeiro coração do planeta. O núcleo da Terra. Uma imensa esfera de magma e é ali que o campo magnético da Terra é gerado.

O Escudo Magnético

O campo magnético atua como nosso escudo protetor. É como se estivéssemos em um casulo. Ele protege o tempo na Terra, nos abriga do tempo e das radiações espaciais. O tempo espacial é detestável. Os ventos que sopram através da galáxia são ventos de radiação. Alguns figuram entre os mais nocivos e se originam da explosão de estrelas longínquas ou do colapso de buracos negros.

Existe uma outra fonte muito mais próxima que é o nosso Sol. Uma fornalha termonuclear que lança gigantescas quantidades de material perigoso através de enormes explosões. É como se a massa do monte Everest viesse em nossa direção. A cada intervalo de poucas horas o Sol ejeta bilhões de toneladas de partículas eletricamente carregadas. O vento solar. Geralmente a Terra está no caminho deste ataque mas o magnetismo desvia as partículas carregadas. Isto significa que o vento solar é incapaz de penetrar o escudo magnético da Terra. E assim ele flui inofensivamente ao redor do planeta. Os únicos sinais deste drama que se desenrola muito acima de nossas cabeças são as luzes setentrionais e meridionais. As auroras que surgem quando partículas solares aprisionadas no campo da Terra são arrastadas através da atmosfera em direção aos pólos.

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Nós na Terra temos a sorte de possuir o campo magnético que desvia as partículas e nos protege. Mas se o perdêssemos, não haveria mais nada para evitar que a radiação embebesse toda a atmosfera tornando os efeitos muito mais perigosos.

O nosso escudo magnético esta perto de desaparecer? A Terra está ameaçada?

A questão não é se isso vai acontecer, mas quando vai acontecer.

Se desligássemos o campo magnético da Terra, o mesmo processo ocorreria. A nossa atmosfera ficaria exposta aos efeitos erosivos do vento solar e seria lentamente levada para longe. O destino de Marte sugere que a Terra sem a proteção do seu escudo magnético também seria, no final, convertida num planeta morto. O que torna tudo demasiadamente perturbador porque o nosso campo magnético está desaparecendo muito rapidamente.

O campo magnético da Terra tem sido o nosso escudo protetor por milênios. Ele nos protege de perigos do espaço mas agora ele parece estar preste a ir embora. O campo magnético da Terra está enfraquecendo rapidamente. Não podemos garantir que ele ainda existirá daqui a mil anos. Seria o fim do planeta Terra se o campo magnético desaparecesse por completo.

A Origem do Campo Magnético

É na resposta a essa pergunta que as coisa se complicam. A ciência diz que da mesma forma que as correntes elétricas produzem um campo magnético, o campo magnético produz correntes elétricas. A chave é que o metal liquido do núcleo esta em constante movimento. Se pusermos um condutor móvel diante de um campo magnético, a corrente se eleva dentro do condutor. No nosso planeta, o condutor móvel é um bilhão de trilhões de toneladas de ferro derretido mas este efeito pode ser notado mesmo em um simples anel de ferro.

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Se movimentarmos um condutor diante de um campo magnético, teremos como resultado uma corrente elétrica induzida no condutor. Uma vez que temos a corrente circulando no condutor, obteremos um campo magnético resultante. É uma espécie deste estranho laço que se estabelece no núcleo da Terra. Um pouquinho do campo magnético que se agrega ao movimento do liquido faz surgir as correntes que fluem no núcleo. Estas correntes causam mais campo magnético que provoca mais corrente e mais campo magnético. Portanto é uma espécie de circulo de retro-alimentação que pode provocar o aumento do campo magnético.

Em tese só se precisa de uma pequena quantidade de campo magnético para dar partida a todo o processo. Não se tem certeza do que exatamente deu inicio ao campo magnético da Terra.

Em laboratório é possível produzir um experimento que reproduz o que acontece no interior da Terra. Através dele foi possível efetuar uma descoberta crucial. O que pode causar o declínio do campo magnético do planeta. As diferentes experiências realizadas mostram que o metal liquido em movimento é essencial para fazer o campo magnético crescer. Portanto, se o núcleo estiver frio a ponto de solidificar o ferro liquido e fizer com que este cesse de se mover, o dínamo deixará de funcionar.

Talvez seja por isso que Marte tenha perdido o seu campo magnético tão cedo. Pelo fato de Marte ser um planeta pequeno e ter esfriado mais rapidamente do que a Terra, a uma chance dele ter se tornado frio demais para manter um dínamo ativo. É possível que em um determinado momento o núcleo de metal liquido tenha congelado. Resumindo. O que aconteceu com Marte pode acontecer com a Terra. O resfriamento do núcleo da Terra é muito lento, talvez na proporção de cem graus para um bilhão de anos. Chegara o dia em que o núcleo inteiro irá congelar e nesta ocasião o dínamo morrerá. Ainda bem que para nós o núcleo da Terra está muito acima do ponto de congelamento (solidificação) do ferro. O campo magnético da Terra existe há muito tempo, pelo menos a dois bilhões de anos. Ele tem durado tanto porque possui uma grande fonte de energia no calor original que o núcleo da Terra herdou quando foi formado, portanto a Terra pode manter o calor do núcleo por muitos bilhões de anos.

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Com o calor armazenado em quantidade suficiente para fazer funcionar o dínamo por mais alguns bilhões de anos, não pode ser falta de energia que esteja causando o desaparecimento de nosso escudo magnético. Deve haver algum outro processo em funcionamento muito abaixo dos nossos pés. A chave para este processo pode estar numa cadeia de ilhas vulcânicas no meio do Pacífico. Aqui há um registro magnético que remonta não apenas a milhares, mas a milhões de anos. Isso sugere que talvez estejamos prestes a testemunhar não o declínio gradativo do campo magnético da Terra mas um levante espetacular.

A Reversão 

O campo magnético da Terra é revertido em intervalos que variam entre dezenas de milhares de anos a alguns milhões de anos, com um intervalo médio de aproximadamente 250.000 anos. Acredita-se que a última ocorreu há 780.000 anos, referida como a reversão Brunhes-Matuyama.

O mecanismo responsável pelas reversões magnéticas não é bem compreendido. Alguns cientistas produziram modelos para o centro da Terra, onde o campo magnético é apenas quase-estável e os polos podem migrar espontaneamente de uma orientação para outra durante o curso de algumas centenas a alguns milhares de anos. Outros cientistas propuseram que primeiro o geodínamo para, espontaneamente ou através da ação de algum agente externo, como o impacto de um cometa, e então reinicia com o polo norte apontando para o norte ou para o sul. Quando o norte reaparece na direção oposta, interpretamos isso como uma reversão, enquanto parar e retornar na mesma direção é chamado excursão geomagnética.

A intensidade do campo geomagnético foi medida pela primeira vez por Carl Friedrich Gauss em 1835 e foi medida repetidamente desde então, sendo observado um decaimento exponencial com uma meia-vida de 1400 anos, o que corresponde a um decaimento de 10 a 15% durante os últimos 150 anos.

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As causas

Os cientistas estão trabalhando para entender por que o campo magnético está se modificando com tanta velocidade.

“O campo é todo variável e muito imprevisível”, afirma a geóloga Marcia Ernesto, também pesquisadora do Instituto de Astronomia e Geofísica da Universidade de São Paulo (USP).

A movimentação do pólo norte pode estar ligada um jato de ferro líquido se mexendo sob a superfície da crosta terrestre na região sob o Canadá, segundo um estudo de pesquisadores da Universidade de Leeds publicado na Nature Geoscience em 2017.

Segundo Philip W. Livermore, um dos autores do estudo, esse jato poderia estar enfraquecendo o campo magnético no Canadá, enquanto o da Sibéria se mantém forte, o que estaria “puxando” o norte magnético em direção à Rússia.

O campo é tão variável que o pólo norte e o pólo sul magnéticos já se inverteram muitas vezes desde a formação do planeta.

A sua atual configuração é a mesma há 700 mil anos, mas pode começar a se inverter a qualquer momento. Segundo Ernesto, essa inversão demoraria cerca de mil anos.

“Pode ser que (a aceleração nas mudanças no campo) signifique que ele está caminhando para uma inversão, mas não é certeza. Pode ser que seja apenas uma aceleração momentânea”, diz Márcia Ernesto.

O Campo Magnético se enfraqueceu sobre o Brasil

Um recente estudo feito pela Agência Espacial Europeia revelou que o campo magnético da Terra está mudando mais rápido do que se pensava e que a proteção magnética sobre a América do Sul se deslocou e enfraqueceu ainda mais.

O estudo foi feito a partir de dados coletados pela constelação de satélites SWARM, CHAMP e ORSTED e mostrou que a variação do campo geomagnético não é uniforme em todo o planeta.

De acordo com os resultados, nas latitudes mais altas da América do Norte foi observado um enfraquecimento de 3.5%, enquanto em partes da Ásia os dados mostraram um fortalecimento de cerca de 2% na intensidade magnética.

Na América do Sul e mais especificamente sobre o Brasil, os pesquisadores notaram um enfraquecimento de quase 3% desde 1999 em algumas localidades. Além disso, os dados mostram um deslocamento em sentido oeste da Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) que age mais fortemente sobre o Brasil.

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Gráfico mostra as áreas onde o campo magnético teve aumento de intensidade (vermelho) e as regiões onde se observou enfraquecimento (azul). A Anomalia do Atlântico Sul, acima do Brasil, é uma das áreas onde o campo magnético mais sofreu enfraquecimento.

Dínamo enfraquecido
Os motivos do enfraquecimento do campo magnético ainda estão sendo estudados e pode estar ligado à diminuição da atividade atômica no núcleo da Terra, onde o decaimento radioativo é o responsável pelas altas temperaturas ali encontradas. Essa fornalha abastece os movimentos de convecção no interior do fluido, que geram o efeito dínamo e consequentemente o campo magnético.Deslocamento dos Polos
O movimento dos polos magnético em relação aos polos geográficos é provavelmente o motivo do deslocamento da AMAS no sentido oeste. Sabe-se que os polos magnéticos se movem a razão de 40 km ao ano e já estiveram invertidos em diversas épocas do passado como mostram os estudos feitos em rochas antigas.

Esse movimento não é abrupto e pode levar em média 300 mil anos para ser completado. Estima-se que a última inversão ocorreu há 780 mil anos.

Anomalia Magnética do Atlântico Sul

A anomalia ocorre devido a uma espécie de depressão ou achatamento nas linhas no campo magnético da Terra centralizadas quase sobre o Centro-Oeste brasileiro e tem como causa o desalinhamento entre o centro do campo magnético e o centro geográfico do planeta, deslocados entre si por cerca de 460 km no sentido sul-norte.A AMAS foi descoberta em 1958 e sofre alterações ao longo do tempo, principalmente devido ao deslocamento dos polos magnéticos aliada ao enfraquecimento do campo de modo global, que já perdeu 10% de sua intensidade de o século 19.

Vale notar que a AMAS já esteve sobre a África e de acordo com o estudo, continua a se deslocar em sentido oeste.

Por ser uma zona magneticamente mais fraca (uma anomalia), as partículas carregadas provenientes do cinturão de Van Allen se aproximam mais da alta atmosfera, fazendo com que os níveis de radiação cósmica em grandes altitudes sejam mais altos nesta área.

Embora os efeitos na superfície sejam praticamente desprezíveis, a AMAS afeta fortemente satélites e outras espaçonaves que orbitam algumas centenas de quilômetros de altitude.

Satélites que cruzam periodicamente a AMAS ficam expostos durante vários minutos a fortes doses de radiações e necessitam de proteção especial. A Estação Espacial Internacional, por exemplo, é dotada de um escudo especialmente desenvolvido para bloquear as radiações.