Como as forças elétricas passam de cargas positivas para negativas, os cientistas certa vez presumiram que a magnetosfera estava carregada positivamente no lado da manhã e negativamente no lado da noite. No entanto, medições recentes por satélite derrubaram essa ideia há muito arraigada, revelando que a distribuição real de carga é o oposto do que era esperado.

Esta descoberta surpreendente levou pesquisadores da Universidade de Kyoto, da Universidade de Nagoya e da Universidade de Kyushu a reconsiderar como as propriedades elétricas da magnetosfera são formadas e mantidas.

Para testar suas hipóteses, a equipe usou simulações magnetohidrodinâmicas (MHD) em grande escala para recriar condições no espaço próximo à Terra. O modelo deles inclui um fluxo constante de vento solar de alta velocidade, um fluxo constante de partículas carregadas emitidas pelo Sol. Os resultados apoiaram observações recentes de satélite, mostrando que o lado matinal da magnetosfera tem uma carga negativa, enquanto o lado oposto é positivo – mas este padrão não se aplica a todos os lugares.

Nas regiões polares, a polarização de carga corresponde à teoria clássica. No entanto, perto do equador, o padrão inverte uma área ampla, criando um contraste marcante entre as duas zonas.

O movimento do plasma explica o mistério

“Na teoria convencional, a polaridade da carga acima do plano equatorial e das regiões polares deveria ser a mesma. Então, por que vemos polaridade oposta entre essas regiões? Isso poderia realmente ser explicado pelo movimento do plasma”, explica o autor correspondente Yusuke Ebihara, da Universidade de Kyoto.

Quando a energia magnética do Sol entra no campo magnético da Terra, ela se move no sentido horário em direção aos pólos durante o crepúsculo do planeta. Enquanto isso, as linhas do campo magnético da Terra vão do Hemisfério Sul ao Hemisfério Norte – para cima perto do equador e para baixo perto dos pólos. Esta contra-orientação entre o campo magnético e o fluxo de plasma resulta numa inversão da distribuição de carga entre as regiões.

“Tanto a força elétrica como a distribuição de carga são os resultados, e não as causas, do movimento do plasma”, diz Ebihara. Esta percepção está remodelando a forma como os cientistas interpretam a atividade elétrica no ambiente espacial da Terra.

Amplas implicações para a ciência planetária

A convecção de plasma – o fluxo em grande escala de partículas carregadas dentro da magnetosfera – impulsiona muitos fenômenos espaciais dinâmicos. Estudos recentes sugerem que este movimento afeta os cinturões de radiação da Terra, regiões repletas de partículas de alta energia e que se movem rapidamente.

Ao elucidar como o movimento do plasma molda os campos elétricos, esta pesquisa aprofunda a compreensão do comportamento do plasma espacial em grande escala. Também esclarece processos semelhantes que ocorrem em outros mundos magnetizados, incluindo Júpiter e Saturno, expandindo a nossa compreensão de como os ambientes planetários se formam em todo o Sistema Solar.