A trajetória do Sol pela galáxia pode explicar eras glaciais na Terra

A heliosfera, bolha que protege o Sistema Solar, já encolheu para menos de 1 unidade astronômica pelo menos duas vezes. Nesses episódios, a Terra ficou exposta a nuvens interestelares e a mais radiação cósmica.

A descoberta está em uma revisão científica assinada por Merav Opher, do Departamento de Astronomia da Universidade de Boston, nos Estados Unidos, publicada na revista Annual Review of Astronomy and Astrophysics.

Opher integra o SHIELD, sigla em inglês para Vento Solar com Troca de Carga de Íons de Hidrogênio e Dinâmica em Grande Escala, um centro de pesquisa da NASA.

Segundo o levantamento, o Sol atravessou duas nuvens frias que comprimiram a heliosfera para menos de 150 milhões de km, a distância entre a Terra e o Sol. A mais recente, entre 2 e 3 milhões de anos atrás, uma nuvem densa de hidrogênio reduziu a heliosfera para 0,22 unidade astronômica.

Antes, há cerca de 6,8 milhões de anos, a passagem pela borda de uma estrutura de gás e poeira chamada Bolha Local encolheu a heliosfera para 0,7 unidade astronômica.

Para a autora, os episódios podem ajudar a explicar oscilações climáticas antigas da Terra, incluindo quedas de temperatura semelhantes às de eras glaciais.

A heliosfera existe porque o vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas que o Sol libera em todas as direções, empurra o gás interestelar para fora e forma uma espécie de atmosfera ao redor de todos os planetas. Hoje essa bolha se estende a cerca de 120 unidades astronômicas na direção para a qual o Sistema Solar se move e protege os planetas de 70% dos raios cósmicos galácticos com energia de até 200 megaelétron-volts, segundo o levantamento.

Quando o Sol atravessa uma nuvem interestelar densa, a pressão externa aumenta e empurra as bordas da heliosfera para dentro, como um guarda-chuva que fecha de repente durante um temporal. Nos dois episódios identificados pela pesquisa, a órbita da Terra ficou do lado de fora da proteção do Sol.

O que muda na atmosfera da Terra durante esses cruzamentos

Durante o encolhimento, o hidrogênio da nuvem interestelar entra na atmosfera terrestre e aumenta o vapor de água na mesosfera, camada situada entre 50 e 85 quilômetros de altitude. O excesso de vapor forma nuvens de gelo muito altas (batizadas de nuvens noctilucentes) e reduz a concentração de ozônio na região, segundo simulações citadas no levantamento.

O resfriamento na atmosfera superior pode alterar a temperatura na superfície da Terra. Para Opher, esse mecanismo ajuda a explicar três quedas bruscas de temperatura registradas em sedimentos do fundo do oceano:

• entre 13 e 14 milhões de anos atrás;
• entre 6 e 7 milhões de anos atrás;
• entre 2 e 3 milhões de anos atrás.

Hipóteses mais antigas relacionam esse tipo de resfriamento a eras glaciais, embora não haja evidência de glaciações totais do planeta nos últimos milhões de anos.

As evidências que sustentam a hipótese

A principal evidência vem do ferro-60, um isótopo radioativo raro na Terra e associado a explosões de supernovas e a nuvens interestelares. Picos de concentração desse isótopo aparecem em quatro tipos de registro geológico, exatamente nos períodos apontados pelas simulações:

• sedimentos do fundo do oceano;
• crostas de ferro e manganês;
• neve da Antártida;
• solo lunar.

Para Opher, a coincidência entre esses dados geológicos e os modelos de computador reforça a hipótese de que o Sol realmente atravessou as duas nuvens. A pesquisadora reconhece, porém, que os registros de isótopos ainda não confirmam a duração exata de cada cruzamento nem descartam outros fatores, como reversões do campo magnético da Terra, que também podem alterar o clima no mesmo período.

Radiação, limites do estudo e o que ainda falta confirmar

Quando a heliosfera encolhe, o choque que normalmente freia o vento solar longe da Terra passa a ocorrer bem mais perto do planeta. O índice de compressão desse choque, hoje próximo de 2, pode chegar a 4 nesses episódios, segundo o levantamento, o que torna a aceleração de partículas muito mais eficiente.

Cálculos mais recentes do mesmo grupo de pesquisa apontam que essas partículas poderiam atingir a Terra com intensidade até 100 vezes maior que a da mais forte tempestade solar já registrada, ocorrida em 29 de outubro de 2003. Fora da heliosfera, o planeta também perde parte da proteção contra os raios cósmicos vindos de toda a galáxia.

Opher considera apenas uma possibilidade especulativa que essas mudanças no ambiente espacial tenham coincidido com a extinção de espécies de hominídeos e com o surgimento do gênero Homo, ambos registrados no intervalo entre 2 e 3 milhões de anos atrás. Para testar a ideia, a pesquisadora aposta em dados de futuras missões, como a sonda Interstellar Mapping and Acceleration Probe (conhecida pela sigla IMAP), da NASA, assim como projetos ainda em estudo, como a Interstellar Probe, que levaria cerca de 15 anos para alcançar a fronteira da heliosfera.