Há 41 mil anos, a Terra foi atingida por raios cósmicos devido a um campo magnético fraco.

A ilustração mostra um fluxo de raios cósmicos direcionados para a Terra. (Crédito da imagem: Robert E. Lee)

A Terra é constantemente bombardeada com partículas carregadas de alta energia chamadas raios cósmicos. Normalmente, estamos protegidos desse estorvo pela bolha magnética da Terra, a magnetosfera. Mas o que acontece quando esse escudo enfraquece?

Os raios cósmicos são principalmente núcleos de hidrogênio ejetados para o espaço como resultado de poderosos eventos celestes, como a morte de supernovas de estrelas massivas. Essas partículas incrivelmente energéticas são geralmente interceptadas pela magnetosfera, que também nos protege da dura radiação solar vinda do sol.

No entanto, a magnetosfera não é uma entidade monolítica e imutável. Não apenas o norte magnético se desvia ligeiramente do "norte verdadeiro" geográfico, mas toda a magnetosfera "gira" de tempos em tempos. Como resultado, o polo norte do campo torna-se o polo sul e vice-versa, e a intensidade do campo diminui.

Além disso, há outros períodos curtos em que os dois polos magnéticos da magnetosfera "desaparecem", substituídos por muitos polos magnéticos. Durante esses períodos, chamados de "excursões de campo magnético", a força dos polos magnéticos também enfraquece, o que significa que nosso planeta está menos protegido dos raios cósmicos durante esse período.

Surge a pergunta: os períodos de baixa intensidade da magnetosfera se correlacionam com grandes convulsões na biosfera da Terra – toda a área do nosso planeta onde existe vida, desde os picos das montanhas até as trincheiras oceânicas mais profundas?

"Entender esses eventos extremos é importante para sua ocorrência no futuro, prevendo o clima espacial e avaliando as consequências para o meio ambiente e o sistema terrestre", disse Sanja Panovska, cientista da GFZ Potsdam (Alemanha), em comunicado.

Uma ilustração de como os raios cósmicos voam para a atmosfera da Terra, criando uma chuva de partículas secundárias. Crédito da imagem: CERN.

Para determinar os períodos durante os quais a Terra experimentou bombardeios de raios cósmicos mais pesados do que o normal, os cientistas podem medir a abundância de vários isótopos. São variedades de um elemento que possuem números diferentes de nêutrons no núcleo atômico.

Quando os raios cósmicos atingem partículas na atmosfera da Terra, eles criam fluxos de isótopos chamados "radionuclídeos cosmogênicos" que chovem na superfície do nosso planeta. Com o tempo, eles se acumulam em sedimentos, que os cientistas podem estudar extraindo-os do fundo do mar e de núcleos de gelo perfurados em regiões como a Antártida e a Groenlândia.

Um exemplo bem estudado de uma excursão de campo magnético é o evento de Lashampa, que ocorreu há cerca de 41.000 anos. Durante este evento, Panovskaya estudou a relação entre a intensidade da magnetosfera da Terra e a concentração de radionuclídeos cosmogênicos, como o berílio-10.

Ela descobriu que a taxa média de produção de berílio-10 dobrou em comparação com a taxa em que esse radionuclídeo cosmogênico é formado pelo bombardeio de raios cósmicos hoje. Isso indica uma intensidade de magnetosfera muito baixa durante o evento de Laschamp, que fez com que muitos mais raios cósmicos atingissem a atmosfera da Terra e criassem chuvas de partículas secundárias.

Panovska usou essas medições para reconstruir a magnetosfera da Terra, descobrindo que ela entrou em colapso durante este evento à medida que sua força diminuía. Ela espera que essa reconstrução ajude ela e seus colegas cientistas a obter mais informações sobre radionuclídeos cosmogênicos e bombardeio de raios cósmicos.