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.

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.

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.

Um pouco da história de Marte

Em 1996, a NASA enviou um satélite à Marte. Ele tem sido um planeta difícil de ser alcançado por uma nave espacial. Mesmo depois de dezesseis missões dos EUA e Rússia ainda não sabíamos se Marte possuía um campo magnético intrínseco.

Quando o veículo explorador começou a enviar dados de Marte logo se tornou claro que Marte não possui hoje um campo magnético de abrangência total. Contudo, o satélite também detectou sinais de que no passado as coisas devem ter sido bem diferentes.

"Nos deparamos com estes gigantescos campos magnéticos. E de repente um planeta completamente inesperado, desconhecido emergiu."

Embora não houvesse magnetismo oriundo do núcleo de Marte, estranhamente grandes áreas da superfície eram muito magnéticas. A crosta de Marte é composta em sua maioria de lava congelada, remanescente da época em que o planeta era coberto de vulcões. E só existe um modo de pedra vulcânica se tornar magnetizada. Se a pedra derretida esfria em um campo magnético, os minerais ferrosos existentes nela podem captar este magnetismo e a pedra sólida resultante se tornará magnética. Portanto, o fato de que havia magnetismo na crosta marciana provou que quando os vulcões lançaram as primeiras lavas, Marte devia ter um campo magnético global e com uma intensidade de trinta a quarenta vezes maior do que o da Terra. Marte já teve um campo magnético que em alguma ocasião se perdeu.

Os cientistas suspeitavam que o jovem Marte fosse de muitas maneiras um lugar semelhante à Terra com uma densa atmosfera e oceanos que podem ter abrigado formas primitivas de vida. Mas, a cerca de quatro bilhões de anos, o planeta entrou num declínio catastrófico. Pouco a pouco a atmosfera e os oceanos de Marte misteriosamente desapareceram.

Para onde fora a água de Marte? Que processos teriam causado a perda da água?

Acredita-se que isto esteja diretamente relacionado com o desaparecimento do campo magnético de Marte. Se suspendermos o campo magnético, o vento solar terá acesso direto a atmosfera de Marte. Então teremos um processo equivalente ao da erosão num deserto. Nele, o vento sopra e carrega a areia. No caso de Marte a areia são as partículas atmosféricas. Lenta, mas firmemente, os gases atmosféricos, inclusive a água, são levados embora e se perdem para Marte. A perda de seu escudo magnético significou a morte para o planeta vermelho. Exposta durante milhões de anos ao vento de radiação oriundo do Sol, a atmosfera marciana foi sendo gradativamente soprada para longe deixando o mundo estéril que vemos hoje.


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.

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.

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.


O Registro Magnético Terrestre

O ser humano faz cerâmica a milhares de anos. Os arqueólogos fizeram muitas descobertas graças aos potes encontrados mas estes vasos têm outra historia para contar. A cerâmica atua como um gravador de fita magnética. Ela registra o campo magnético da Terra na ocasião em que foi fabricada. Um vaso antigo é uma cápsula do tempo magnético. John Shaw aprendeu uma maneira de obter dele a medida precisa da força do campo magnético tal como era na antiguidade. Do mesmo modo que a rocha vulcânica, a argila contem minerais ferrosos que a tornam ligeiramente magnética. A parte interessante é quando o vaso é cozido. A chave da questão é que a argila é intensamente aquecida no forno e a alta temperatura elimina todo o magnetismo residual existente nela. Ao esfriar, a argila é re-magnetizada pelo campo que a cerca naquele momento. Desta forma, cada vaso contem um registro do campo magnético da Terra no tempo e local onde a peça foi cozida.

Exemplificando. Um antigo vaso peruano quando foi resfriado pela primeira vez estava cercado pelo antigo campo magnético da Terra e ele se tornou magnetizado neste campo. É claro que se o campo for muito forte o vaso ficará fortemente magnetizado e fracamente magnetizado caso contrário. Ao examinar as cerâmicas desde a pré-história até os tempos modernos, o professor Shaw constatou que o campo se modificou de modo dramático nos últimos séculos.

"Quando representamos graficamente os resultados das cerâmicas o que obtemos é o seguinte: mudanças moderadas. A medida que avançamos no tempo, partindo de a mais de doze mil anos atrás, ocorre um leve aumento seguido por um rápido decréscimo quando nos aproximamos dos dias atuais. O índice de mudanças é maior nos últimos trezentos anos do que foi em qualquer época dos últimos cinco mil anos. Está caindo rapidamente de um campo forte para um campo fraco. Em trezentos anos o campo decresceu dez por cento. Se a velocidade do declínio continuar a aumentar ele desaparecerá por completo dentro de poucos séculos."

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.

No Havaí, o calor que aciona o dínamo magnético do núcleo alcança a superfície. O que foi descoberto aqui talvez explique porque o campo magnético da Terra está decaindo tão rapidamente. Faz muitos anos que o vulcão Kilauea vem entrando em erupção periodicamente. Cientistas da pesquisa geológica dos EUA precisam tirar amostras da lava para ficarem atentos ao vulcão. Mas o geofísico Mike Fuller está interessado na lava por outra razão. Pelo que ela revela sobre o campo magnético.

Tudo começa quando a lava atinge o mar. A lava desceu do vulcão, entrou na água e formou o pedaço mais fóssil da cadeia de ilhas do Havaí. Ao atingir a água do mar é claro que a lava esfriou muito rapidamente e aí uma coisa maravilhosa aconteceu. Ela literalmente aprisionou e registrou o campo magnético da Terra.

Ao esfriar e solidificar essas rochas vulcânicas preservam um registro do campo magnético de hoje. Mas os vulcões do Havaí vêm entrando em erupção a milhões de anos tendo como resultado a formação das ilhas. Cada fluxo de lava tem o registro do campo magnético na ocasião da erupção. Assim, o arquipélago havaiano é um arquivo do magnetismo da Terra remontado a cinco milhões e quinhentos mil anos. Esse registro mostra que houve muitas flutuações na força do campo, além de conter uma outra informação de grande importância. Quando a lava esfria, os minerais magnéticos existentes nela atuam como microscópicas agulhas de bússola registrando não apenas o nível de força do campo mas também a direção para onde está apontando. As correntes magnéticas fluem do sul para o norte. É por isso que as agulhas das bússolas apontam para o pólo norte e lavas recentemente lançadas registram um campo apontando para o norte. Mas ao examinarem amostras de lava mais antiga, os cientistas fizeram uma descoberta extraordinária.

Quando se recua no tempo cerca de setecentos mil anos se depara com um fenômeno incrível. De repente, as rochas estão magnetizadas ao contrario. Em vez de estarem magnetizadas para o norte, como o campo atual, elas estão magnetizadas para o sul.

Parece que a setecentos e oitenta mil anos as lavas no Havaí esfriaram num campo magnético global que estava fluindo para o sul e se afastando do norte. Exatamente o oposto de hoje. A estranha dedução é que em algum momento o campo magnético global inteiro deu uma guinada de cento e oitenta graus. O fluxo das correntes magnéticas estava seguindo uma direção completamente inversa.

Foi necessário uns cinquenta anos para que as pessoas se convencerem de que haviam ocorrido reversões do campo magnético terrestre. Elas não gostavam da idéia de que isso tivesse ocorrido. Mas finalmente isso ficou registrado através do trabalho nessa ilha, porque se continuarmos descendo vamos verificar que depois de outros duzentos mil anos, muda novamente e vemos que esta sequência continua.

Ao examinarem amostras de lava cada vez mais antigas, os cientistas, encontraram mais e mais mudanças. Em média uma para cada duzentos mil anos.

E assim, quando isso foi feito, ficou claro que o campo havia sofrido inversão. Mas se o campo se inverteu com tanta freqüência no passado, com certeza fará o mesmo no futuro. A inversão do campo magnético da Terra é um fenômeno extraordinário, mas este processo de inversão é bem comum. A ultima inversão foi a uns setecentos e oitenta mil anos. Antes disso houve outra a cerca de uns duzentos mil e antes desta uma outra num espaço de menos de duzentos. Assim de certa forma estamos devendo uma inversão.


Será essa a razão do campo estar ficando mais fraco? Será que ele está se preparando para uma virada?

Na década de 1990 o físico Gary Glatzmaier resolveu se dedicar a uma experiência muito ambiciosa. Ele pegou tudo que os cientistas já sabiam o núcleo magmático da Terra e introduziu em um programa de computador. Em seguida deixou o programa rodar para ver como o campo magnético iria evoluir em centenas de milhares de anos de tempo simulado. A questão é que talvez levasse seis meses rodando nos computadores mais rápidos do mundo. Foram usados supercomputadores do Departamento de Energia da NASA e da Fundação Nacional de Ciências. A continuidade do processamento foi verificada diariamente durante quatro anos. Ao final deste período, analisando os dados mais detalhadamente, Gary percebeu que o campo magnético estava com a polaridade invertida. Ela já havia se invertido. Era um acontecimento não esperado. Um exame de muitos instantâneos do tempo decorrido demonstrou que a inversão do campo deu-se espontaneamente. Foi a primeira vez que isso aconteceu. A experiência continuou e as inversões também. A mais ou menos a cada cem mil anos de tempo simulado. E de maneira decisiva, a cada vez que o campo se invertia, o processo recomeçava do mesmo jeito. O interessante é que as inversões da polaridade acontecia quando a intensidade magnética estava muito fraca. Ela ia decrescendo, decrescendo até que finalmente o bipolo do campo se tornava muito fraco e então o campo se invertia. Ali estava a prova de que o que estamos vendo hoje, a perda de força do campo, está na verdade relacionado à investida das inversões e mais, o professor Glatzmaier pode constatar porque as inversões eram precedidas por um enfraquecimento do campo.

"Pode-se ver que com o passar do tempo, o campo se torna cada vez mais complicado e aí temos um crescimento anormal no pólo norte onde o campo magnético agora esta sumindo. Há uma inversão. Agora o campo magnético é exterior no hemisfério norte e interior no hemisfério sul."


Estará o campo magnético da Terra em processo de reversão?

A partir de análise de registros de navegação milhares de observações meticulosas realizadas foi possível produzir um filme sobre a situação do campo magnético nos últimos três séculos. E o importante é o que isso revela sobre uma região em particular. Sob o Atlântico Sul, foi encontrado pelo professor Jeremy Bloxham o provável motivo pelo qual o nosso campo esta enfraquecendo rapidamente. Anomalias magnéticas. E elas estão crescendo.

No início do século vinte foi percebido o surgimento de um novo retalho do fluxo inverso. Uma região onde as linhas do campo que ao invés de saírem do núcleo estavam fazendo uma curva de volta para o núcleo. E este retalho se dirige para o oeste prendendo-se a este outro retalho de fluxo invertido para criar uma vasta região daquilo que denomina-se de "anomalia do Atlântico Sul" onde o campo é cerca de trinta por cento mais fraco. E este retalho cresceu substancialmente nos últimos cem anos em particular.

Nosso campo magnético está enfraquecendo porque parte dele já começou a se inverter. Se continuar assim é possível que experimentemos um fenômeno magnético que não acontece na Terra a setecentos e oitenta mil anos. E isso terá conseqüências dramáticas para cada habitante deste planeta. Existe um buraco no campo de força magnética da Terra e ele está se expandindo. Debaixo do Atlântico Sul as linhas do campo estão se movimentando na direção errada, enfraquecendo o nosso escudo protetor. Modelos em computador sugerem que isso pode ser apenas o inicio da tempestade magnética final. Uma virada de todo campo global.


Quais as consequências de uma reversão?

A resposta a essa pergunta talvez venha de uma montanha no Oregon, EUA. A montanha Steens é uma imensa pilha de lava lançada numa dramática explosão de atividade vulcânica. A dezesseis milhões de anos havia ali uma serie enorme de erupções. Pode-se distinguir claramente a centena de fluxos de lava sobre o seu paredão. Cada linha demarca um fluxo diferente de lava. São mais de novecentos metros de camadas superpostas. O que torna esta montanha especial é que enquanto essas lavas estavam sendo lançadas, o campo magnético da Terra se encontrava no meio de uma virada. A partir de amostras de dúzias de fluxos por todo o caminho de subida da montanha descobriu-se que as rochas dos declives mais baixos haviam sido magnetizadas num campo invertido que apontavam para o sul. Mas quando as lavas próximas ao cume foram lançadas o campo apontava para o norte. No meio havia um registro de uma violência magnética. A inversão levou vários milhares de anos. Mas o mais surpreendente foi o que aconteceu com o campo durante esse tempo. Descobriram que quando começou a se inverter, a força do campo da Terra reduziu drasticamente, uns oitenta ou noventa por cento. Com a queda o campo também começou a se comportar desordenadamente. Por cerca de trezentos anos a direção do campo sofreu constantes mudanças chegando a dar, por fim, um giro de cento e oitenta graus afim de apontar para o norte enquanto a força do campo do campo começava a se recuperar. Mas não podendo manter esta polaridade tornou a se inverter e a intensidade despencou de novo. Mais uma vez o escudo magnético da Terra praticamente desapareceu. Agora por três mil anos. O que sobrou estava se transformando tão depressa que o foi possível encontrar um fluxo que havia captado estes giros desordenados mesmos enquanto a lava esfriava. Chegou-se a um local específico e foi esse o fluxo do qual tirou-se a amostra. E o que descobriu-se foi ainda mais difícil de acreditar. As manchas que esfriaram rapidamente no fundo e no alto, tinham uma direção igual ao fluxo que esta debaixo delas. E a porção intermediaria tinha uma direção sessenta graus mais distante. Era como se enquanto o fluxo esfriava o campo se movimentava sessenta graus. O que, fazendo os cálculos, chegasse a cerca de seis graus de movimento por dia. Se estivéssemos observando isso pessoalmente com uma bússola, poderíamos, lentamente, traçar a direção do campo e quase ver o movimento a olho nu.

Se a lava desta montanha pode servir de guia, a próxima inversão ira significar séculos de desordem magnética com o norte magnético mudando a cada dia. Durante este longo período, o campo magnético ficará fraco demais para ser um escudo eficiente. E isso trará serias conseqüências para a saúde humana. A intensidade do campo magnético ficará mais fraca. Talvez dez ou cem vezes o que é hoje. O que significa que mais radiação cósmica irá atravessar. Isto abre as nossas defesa, deixando as radiações solar e galáctica atingirem a atmosfera, o que significa que a radiação ao nível do solo aumentar também. A estimativa é de que a nossa exposição global à radiação cósmica que iria dobrar em alguns lugares poderia ficar ainda pior. O campo magnético concentra a radiação espacial no extremo norte e no extremo sul onde vivem poucas pessoas. Mas quando o campo principal sucumbir, o fraco campo que restar terá uma estrutura muito mais complexa. Ao invés de apenas dois pólos magnéticos talvez haja quatro ou mesmo oito movendo-se lentamente através da superfície da Terra.

A estrutura do campo magnético não será a estrutura agradável, suave, bipolar que temos hoje e que tende a mudar a direção das partículas carregadas de radiação cósmica para os pólos da Terra. Ao invés disso haverá vários pólos em volta da Terra, talvez perto do equador e assim não apenas o campo ficará mais fraco como tenderá a concentrar a radiação cósmica nas baixas latitudes onde vivem a maioria das pessoas. Infelizmente isso significa mais mortes por câncer. Aproximadamente cinco em cada um milhão de pessoas. E se projetarmos isso sobre a população da Terra o resultado será um número significativo.

É impossível garantir, mas uma hipótese razoável é de que a cada ano, milhares de pessoas morrerão devido ao aumento dos níveis de radiação espacial. Durante o curso de uma inversão total a taxa de mortalidade subirá a centenas de milhões. Mas é claro que isso irá ainda representar um aumento pequeno da incidência global do câncer. Portanto não será uma catástrofe, é apenas um momento preocupante mas não será um evento catastrófico e certamente quando acontecer, a civilização já terá noção de como lidar com isso.