Por que cientistas estão empolgados com próximo eclipse total do Sol

Na próxima segunda-feira, 8 de abril, milhões de pessoas em toda a América do Norte deverão presenciar um dos eventos mais raros que existem: um eclipse solar total.

Da cidade mexicana de Mazatlán, no litoral do Pacífico, até a Terra Nova, na costa leste do Canadá, a Lua irá bloquear totalmente o Sol e lançar sua sombra sobre a Terra, fazendo com que o dia no nosso planeta se torne quase noite.

Mas não é apenas o público que irá se encantar com o fenômeno. Cientistas correm para preparar experimentos e observar o magnífico evento.

A cada 18 meses, ocorre um eclipse solar total em algum lugar da Terra.

Um golpe de sorte fez com que o Sol fosse 400 vezes maior do que a Lua e também ficasse 400 vezes mais longe da Terra do que o nosso satélite natural. Com isso, a Lua cobre totalmente o disco solar quando atinge o ponto de alinhamento perfeito entre o Sol e a Terra.

No Brasil, o eclipse do dia 8 não será visível.

Mas este eclipse de abril de 2024 é particularmente importante porque irá passar por uma vasta extensão de terra habitada, permitindo que muitos milhões de pessoas observem o fenômeno.

Os locais que se encontram no trajeto da totalidade ficarão no escuro por não mais de quatro minutos. Mas esse curto período é suficiente para realizar alguns dos experimentos mais raros da ciência.

Os cientistas esperam observar a atmosfera solar – a coroa – enquanto ela dança em volta da Lua, a reação dos animais selvagens ao evento celestial e irão até lançar foguetes para observar como reage a atmosfera da Terra.

Estima-se que 31 milhões de pessoas estarão no trajeto do eclipse. Este número é o dobro do último eclipse solar total que cruzou os Estados Unidos, em 21 de agosto de 2017.

O período de totalidade do eclipse também é mais longo desta vez, em até dois minutos e meio, para a maioria dos observadores de 2017. O motivo é que, naquela ocasião, a Lua estava mais longe da Terra do que agora.

E a largura do trajeto deste eclipse também será quase duas vezes maior: cerca de 200 km contra apenas 110 km em 2017.

A reação dos animais

Adam Hartstone-Rose, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, lidera um projeto para estudar como os animais selvagens reagem ao eclipse.

Em 2017, ele liderou equipes de pesquisadores localizados em diferentes zoológicos no trajeto da totalidade, para observar como os animais se comportariam. Alguns ficaram perplexos, como um grupo de gorilas que se reuniram para o lanche da noite quando veio a escuridão, mas ficaram de mãos abanando enquanto voltava a luz do dia.

"As girafas foram as minhas favoritas", relembra Hartstone-Rose.

"Alguém havia informado que girafas selvagens na África começam a galopar durante um eclipse total. Eu realmente fiquei cético porque as girafas são animais muito passivos. Mas, apesar do meu ceticismo, algumas delas começaram a correr."

O "comportamento mais maluco", segundo o pesquisador, foi o de um grupo de tartarugas-gigantes de Galápagos.

"À medida que chegava a totalidade, elas ficavam cada vez mais ativas", ele conta. "No pico da totalidade, elas começaram a se acasalar, o que não conseguimos explicar. Talvez fosse um evento único. Vamos observar mais tartarugas desta vez."

Hartstone-Rose terá pesquisadores posicionados no Zoo Fort Worth, no Texas (EUA). Eles irão monitorar mais de 20 espécies de animais durante o eclipse, incluindo gibões, flamingos, orangotangos e, é claro, tartarugas.

Ele também pede a membros do público que realizem seus próprios estudos do comportamento animal, seja observando seus animais de estimação ou animais selvagens próximos, e postem suas observações online. Todos os animais são de interesse, dos cães até animais de fazenda.

"Existe muito pouca informação sobre o que fazem os animais que vivem em fazendas", explica Hartstone-Rose. "As vacas virão em direção ao celeiro durante a totalidade? Os galos não deveriam cantar em algum momento durante o eclipse?"

Sons de admiração

Hartstone-Rose não é o único que irá estudar o comportamento dos animais durante o eclipse.

Trae Winter é um dos fundadores do Laboratório de Pesquisas Avançadas sobre Inclusão e Acessibilidade na Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática (Arisa, na sigla em inglês), em Massachusetts, nos Estados Unidos.

Ele irá liderar o projeto da Nasa chamado Paisagens Sonoras do Eclipse, que irá usar AudioMoths – aparelhos do tamanho de pequenos celulares equipados com microfones – para ouvir os sons dos animais próximos.

Centenas de voluntários irão instalar os aparelhos ao longo do trajeto da totalidade. Isso permitirá a Winter e sua equipe ouvir como os diferentes animais reagem à redução da luz e à consequente queda de temperatura de cerca de 5,5 °C verificada durante a totalidade do eclipse.

"Os animais reagem às mudanças da luz, às vezes de maneira muito forte, e também às alterações de temperatura", explica Winter. "É uma experiência multissensorial.

Diversos animais serão estudados, desde grilos até seres humanos. "Estou ansioso para ouvir seres humanos presenciando um eclipse pela primeira vez e os sons de entusiasmo que eles irão fazer."

Hartstone-Rose também está interessado por esta observação.

"O comportamento animal mais estranho que observamos em 2017 foram as pessoas à nossa volta", relembra ele. "Elas começaram a assobiar, gritar ou se deitar no chão."

Foguetes na ionosfera

Nem todas as pessoas que estudarão o eclipse irão realmente observá-lo.

Quando a Lua cruzar o trajeto do Sol, Aroh Barjatya, da Universidade Aeronáutica Embry-Riddle, na Flórida, estará nos Estados Unidos, mas a centenas de quilômetros da totalidade, na Unidade de Voo Wallops da Nasa, na Virgínia.

Ali, ele irá cuidar de um experimento totalmente único, chamado Perturbações Atmosféricas em Torno do Trajeto do Eclipse (Apep, na sigla em inglês). Ele irá lançar na atmosfera três foguetes com 18 metros de altura, chamados foguetes sonoros. A intenção é monitorar alterações da atmosfera do planeta no momento do eclipse.

"Meu lado profissional está muito animado", conta Barjatya. "Meu lado pessoal está um pouco triste por perder a totalidade."

Mas o retorno científico do experimento deve aliviar parte da decepção de Barjatya.

Cada foguete será lançado a uma altitude de cerca de 420 km antes de cair de volta para a Terra. Um foguete será lançado 45 minutos antes do pico do eclipse, outro durante o evento e um terceiro, 45 minutos depois.

Os instrumentos a bordo irão medir as partículas carregadas e os campos elétrico e magnético da ionosfera, uma região da atmosfera terrestre que se estende entre 100 km e 1 mil km acima da superfície do planeta. Eles irão verificar as alterações causadas pelo eclipse.

As flutuações da ionosfera em situações normais podem afetar as comunicações via satélite, de forma que o eclipse oferece uma rara oportunidade de estudar essas alterações com mais detalhes.

À medida que a sombra da Lua passar sobre a Terra, espera-se que a densidade da ionosfera diminua, em reação à sombra que passa em ondulações. "É como um barco a motor em um lago", explica Barjatya.

Voar a essa altitude permite tomar medições muito mais precisas da ionosfera durante o eclipse do que é possível em terra.

"As observações terrestres têm resolução muito grande, pelo menos de um ou dois quilômetros", segundo Barjatya.

"Os foguetes nos ajudam a observar em resolução de menos de um metro, às vezes de menos de um centímetro. Assim, você consegue observar o menor nível possível de flutuações, que interrompem as frequências de rádio."

Fotos e mais fotos

Cada local específico da Terra observa um eclipse solar, em média, apenas uma vez a cada 375 anos. Isso significa que muitas pessoas não irão apenas observar o eclipse. Elas irão também fotografar este evento histórico.

Laura Peticolas, da Universidade Estadual de Sonoma, na Califórnia (EUA), pede a qualquer pessoa que fotografar o eclipse que se inscreva no seu projeto Megafilme do Eclipse, que procura reunir centenas de imagens de observadores em um único filme da totalidade.

Peticolas desenvolveu o mesmo projeto em 2017, mas observou que "não ficou tão bonito quanto tínhamos em mente", por falta de imagens.

Por isso, desta vez, ela espera ter um conjunto de imagens muito maior, incluindo imagens profissionais do eclipse, de melhor qualidade, para gerar um produto mais elaborado.

A esperança é que o megafilme revele detalhes da coroa solar, como ejeções de jatos e plasma quente brilhando em volta da Lua, evoluindo à medida que diferentes pessoas fizerem imagens ao longo do trajeto.

"Desta vez, estamos realmente esperando poder encontrar esses jatos e detalhes em movimento", afirma ela.

Normalmente, é extremamente difícil estudar esses eventos, exceto com telescópios especialmente projetados ou espaçonaves que possam bloquear o Sol. Mas um eclipse solar total permite que muitos observadores participem dos estudos.

Este evento deve ser particularmente notável, já que o Sol está caminhando para seu período de maior atividade, conhecido como máximo solar. Este período ocorre em ciclos de 11 anos, por razões que ainda não conhecemos totalmente.

"Este será um eclipse muito maior, em termos de pessoas se dirigindo ao trajeto da totalidade", afirma Peticolas. "Este projeto realmente capitaliza isso. Espero que cerca de 500 voluntários postem imagens."

Voar acima das nuvens

Para muitas pessoas em terra, o tempo pode ser um fator fundamental para saber se eles realmente poderão ver a totalidade ou não. Afinal, a cobertura de nuvens sempre ameaça estragar a visão do Sol.

Uma forma de evitar este problema é decolar para o céu, o que a Nasa irá fazer com dois dos seus aviões WB-57.

Voando a 15 mil metros de altura, os aviões irão seguir o caminho da totalidade a partir do litoral do México, passando por cerca de sete minutos de escuridão, carregando instrumentos para estudar o Sol.

Amir Caspi, do Instituto de Pesquisas do Sudoeste, no Colorado (EUA), irá liderar um dos experimentos. Ele irá usar uma câmera de infravermelho a bordo de um dos aviões para estudar a coroa solar – mas ele próprio não estará a bordo.

Um dos principais mistérios da coroa solar é que ela atinge temperaturas na casa dos milhões de graus, contra "apenas" 5.000 °C na superfície do Sol, por razões que ainda não conseguimos explicar totalmente.

Caspi acredita que possa haver uma relação entre as ejeções de plasma do Sol conhecidas como proeminências – basicamente, "bolhas de plasma que se soltaram da superfície" – e a coroa propriamente dita.

A temperatura dessas proeminências é de até 30.000 °C, muito abaixo da coroa, mas elas conseguem emitir em infravermelho com o mesmo brilho.

"Estamos tentando descobrir o que contribui para essas emissões", explica Caspi. "Não pode ser o mesmo mecanismo devido a essa enorme diferença de temperatura."

Uma resposta pode estar na forma em que os campos magnéticos se contorcem acima da superfície do Sol.

Balões atmosféricos

Se os aviões e foguetes não forem suficientes, Angela Des Jardins, da Universidade Estadual de Montana (EUA), irá liderar 53 equipes de estudantes espalhados pelos Estados Unidos. Eles irão lançar cerca de 600 balões na atmosfera, como parte do Projeto Nacional de Balões do Eclipse.

Os balões irão subir até 35 km de altura, utilizando instrumentos para observar como a atmosfera e o clima da Terra reagem às alterações das condições atmosféricas causadas pelo eclipse.

Alguns dos instrumentos irão estudar as ondas gravitacionais, que são ondas de pressão que se movem pela atmosfera como resultado das mudanças de temperatura. "É como uma pedra atirada em um lago, criando ondas", explica Des Jardins.

Outros instrumentos irão medir a umidade, a direção e a velocidade dos ventos, para acompanhar eventuais alterações com a passagem do eclipse.

"Ter 600 balões voando e medindo a atmosfera é uma fonte de dados rica e maravilhosa", afirma Des Jardins. "Esperamos que sejam publicados pelo menos uma dúzia de estudos como resultado dos dados que iremos coletar."

Haverá até algumas câmeras a bordo dos balões, que irão transmitir o eclipse ao vivo.

O eclipse solar total de 2017 nos Estados Unidos despertou o apetite do público e dos cientistas. A expectativa é que o eclipse de 2024 seja acompanhado e estudado por muito mais pessoas, devido à extensão que ele irá cobrir e ao conhecimento sobre o que podemos esperar desta vez.

"Acho que as pessoas estão mais animadas com este evento", afirma Hartstone-Rose.

"2017 foi inesperadamente bom. 2024 irá acontecer sobre uma parte mais povoada da América e será até mais bonito, já que o Sol está nesse incrível ciclo de ejeção. A coroa realmente estará fantástica."

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Future.

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