É amplamente aceito que o Sol exerce uma influência direta sobre todos os corpos do Sistema Solar. No entanto, pesquisas da NASA mostraram que essa influência na Terra é ainda mais complexa: eventos passados da estrela podem ter moldado o clima do planeta.
Um desses estudos é o trabalho do centro SHIELD, que significa Vento Solar com Troca de Carga de Íons de Hidrogênio e Dinâmica em Escala. Este estudo rastreia a trajetória da heliosfera — uma enorme bolha magnética ao redor de todo o Sistema Solar — enquanto ela influenciava o clima do planeta durante sua jornada pela galáxia.
Outro estudo investiga como o Sol, sendo jovem e menos brilhante do que é hoje, conseguiu estimular gases de efeito estufa e, assim, aquecer a Terra. Ao longo da história, o planeta passou por períodos constantes de aquecimento e resfriamento. As eras glaciais, quando a temperatura média no planeta caía drasticamente, são um exemplo desse alternância repetitiva ao longo de milhões de anos.
Para explicar essas flutuações, os cientistas tradicionalmente se concentraram em fatores internos da Terra, estudando gases de efeito estufa, mudanças orbitais e outros processos internos. No entanto, novas pesquisas indicam que a influência climática solar desempenha um papel importante nessas explicações.
Assim como cada planeta tem uma atmosfera, o Sistema Solar possui uma heliosfera, que serve como uma 'atmosfera' criada pelo Sol. Esta bolha magnética é baseada nos ventos solares contínuos com partículas carregadas que se espalham por todos os cantos do sistema.
Assim como o planeta gira em torno do Sol, nosso Sistema Solar (junto com a heliosfera) move-se em torno do centro da Via Láctea. Durante os 4,6 bilhões de anos de existência do Sol, a heliosfera passou por diferentes regiões da galáxia. O estudo SHIELD, publicado na revista Annual Review of Astronomy and Astrophysics, restaura essa trajetória e conclui que os diferentes ambientes pelos quais a heliosfera passou moldaram o clima terrestre.
O estudo, liderado por Merav Ofer, pesquisador principal do projeto SHIELD na Universidade de Boston, mostrou que durante esta viagem pela Via Láctea, o Sistema Solar cruzou três enormes regiões de poeira e gás gelados nos últimos milhões de anos. Essas 'nuvens de gelo' exerceram pressão sobre a heliosfera, diminuindo-a tanto que a atmosfera da Terra ficou exposta à poeira interestelar, perdendo temporariamente a proteção do Sol.
Esses eventos, ocorridos há cerca de 2 a 3 milhões, 6 a 7 milhões e 13 a 14 milhões de anos, explicam os antigos padrões climáticos da Terra. Simulações descobriram que, ao colidir com essas nuvens interestelares, a atmosfera da Terra experimentou um aumento no vapor d'água e uma mudança na dinâmica das camadas superiores da atmosfera, o que, consequentemente, afetou a superfície.
Portanto, as gigantescas nuvens de poeira gelada exerceram tanta pressão sobre o Sistema Solar que influenciaram diretamente o clima da Terra, possivelmente desencadeando eras glaciais. Isso coincide com amostras geológicas: elementos presentes na poeira interestelar são encontrados em sedimentos do fundo, na neve da Antártida e em amostras lunares exatamente nesses períodos.
O centro SHIELD é um dos vários centros de pesquisa da NASA focados na heliosfera. Ele faz parte do DRIVE — um acrônimo que significa Diversificar, Implementar, Integrar, Empreender e Educar — um complexo de centros científicos dedicados à Heliofísica. O SHIELD reúne especialistas de diversas áreas do conhecimento para criar um modelo virtual da heliosfera. O objetivo deste 'gêmeo digital' é mostrar como a 'atmosfera do Sistema Solar' interage com o ambiente circundante.
Em Greenbelt, nos Estados Unidos, o cientista Vladimir Airapetian, do Goddard Space Flight Center da NASA, estudava outro enigma das relações passadas entre o Sol e a Terra. A questão era: como o Sol primitivo, que era 30% menos brilhante do que o atual, conseguiu sustentar um clima na Terra favorável à vida?
Esta foi uma situação do Sol há 3 bilhões de anos. Com essa configuração, esperava-se que o planeta estivesse completamente coberto de gelo, mas não foi assim. Evidências geológicas mostram que água líquida existiu muito antes disso, bem como a própria vida. Este enigma é conhecido como o paradoxo do Sol jovem e fraco.
Estrelas jovens, semelhantes ao Sol em nossa galáxia, podem fornecer respostas para este paradoxo. De acordo com dados do Telescópio Espacial Kepler (que já está fora de serviço), essas estrelas jovens tendem a entrar mais frequentemente em erupções solares massivas, liberando partículas de alta energia em todas as direções diariamente.
Graças a isso, Airapetian concluiu que, se o Sol jovem se comportasse como seus análogos modernos, essas partículas poderiam atingir a Terra primitiva e causar reações químicas que garantiriam o aquecimento do planeta.
Detalhes do experimento de simulação do Sol primitivo
A equipe de Airapetian modelou a atmosfera da Terra primitiva em uma câmara selada, misturando nitrogênio molecular, amônia, dióxido de carbono e monóxido de carbono. Em seguida, eles simularam as partículas das erupções solares, bombardeando a mistura com prótons. O resultado foi a formação de óxido nitroso, um gás de efeito estufa 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono.
O óxido nitroso poderia ajudar a Terra primitiva a reter uma pequena quantidade de calor vinda do Sol. No entanto, a intensa radiação ultravioleta da estrela jovem decompunha parte dele, dividindo-o em oxigênio e nitrogênio. Ainda assim, se apenas 10% do óxido nitroso tivesse sobrevivido, ele ainda seria capaz de manter parte do planeta aquecido a uma temperatura de 5 graus Celsius, prevenindo o congelamento da água. Além disso, manter essa temperatura na faixa poderia potencializar a síntese pré-biótica, pois temperaturas próximas ao ponto de congelamento da água são mais eficazes para a formação de cadeias complexas de aminoácidos — um processo necessário para o surgimento da vida.