Neutrinos

Outros períodos de inatividade solar foram assim descobertos; alguns duraram pouco — cinqüenta anos — e outros, um longo tempo — vários séculos. Cerca de doze deles foram detectados pela história, a partir de 3000 a.C.

Resumindo, parece haver um ciclo de manchas solares maior. Existem mínimos de pouca atividade, intercalados com prolongados períodos de oscilações entre baixa e alta atividade. Estamos num dos últimos períodos desde 1715.

Que efeitos esse ciclo maior de manchas solares exerce sobre a Terra?

Aparentemente, a dúzia de mínimos Maunder que ocorreu nos tempos registrados pela história não interferiu catastroficamente na existência humana. Baseado nesse fato, poderíamos pensar não ser necessário temer a reaparição desses mínimos prolongados. Por outro lado, isso demonstra que o nosso conhecimento sobre o Sol não é tão amplo quanto acreditávamos.

Não compreendemos o que, exatamente, causa o ciclo de manchas solares de dez anos que existe agora, e certamente não compreendemos o que causa os mínimos Maunder. Já que nada sabemos sobre essas coisas, podemos ter certeza de que o Sol não poderá, algum dia, escapar ao controle sem aviso prévio?

NEUTRINOS

Se soubéssemos o que acontece no interior do Sol, teríamos uma grande ajuda — não a nível meramente teórico, mas ao da observação direta.

Isso poderia parecer uma vã esperança, mas não o é, na realidade.

Nas primeiras décadas do século XX, verificou-se que, quando núcleos radioativos se rompiam, freqüentemente emitiam elétrons que se moviam com grande velocidade. Esses elétrons possuíam um grande potencial de energia que quase nunca perfazia o total de energia que o núcleo tinha perdido. Isso parecia contrariar a lei da conservação de energia.

Em 1931, o físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-58), no intuito de evitar a invalidação dessa lei, bem como de numerosas outras leis da conservação, sugeriu que uma segunda partícula sempre era emitida junto com o elétron e que era essa segunda partícula que continha a energia que faltava. Para explicar esse fato, a segunda partícula deveria ser eletrícamente não-carregada e, provavelmente, sem massa. Sem carga ou massa, seria extremamente difícil detectá-la. O físico italiano Enrico Fermi (1901-54) chamou-a de “neutrino”, o que, em italiano, significa “pequeno neutro”.

Supondo que tivessem as propriedades acima mencionadas, os neutrinos não interagiriam prontamente com a matéria. Eles atravessariam toda a Terra quase tão facilmente como se atravessassem a mesma espessura de vácuo. De fato, atravessariam até bilhões de terras alinhadas lado a lado, com muito pouca dificuldade. Entretanto, raramente um neutrino poderia se chocar com uma partícula em condições tais que fomentassem uma interação. Se fôssemos trabalhar com muitos trilhões de neutrinos, todos atravessando um pequeno corpo de matéria, poderíamos detectar algumas interações.

Em 1953, dois físicos americanos, Clyde L. Cowan, Jr. (1919-), e Frederick Reines (1918-),

trabalharam com os antineutrinos{28} que eram desprendidos por reatores desintegradores de urânio. Os antineutrinos atravessavam grandes tanques de água, onde certas interações previstas realmente ocorriam. Passados 22 anos de existência teórica, o antineutrino e, portanto, também o neutrino tiveram sua existência comprovada experimentalmente.

As teorias astronômicas relativas à fusão nuclear do hidrogênio em hélio no centro do Sol — a fonte da energia solar — afirmam ser necessário que os neutrinos (não os antineutrinos) sejam desprendidos em grandes quantidades, quantidades que perfaçam 3 por cento da radiação total. Os outros 97 por cento constituem-se de fótons, que são as unidades de energia radiante como a luz e os raios X.

Os fótons abrem caminho até a superfície e são finalmente irradiados para o espaço, mas isso demora muito tempo, porque os fótons interagem prontamente com a matéria. Um fóton produzido no centro do Sol é absorvido muito rapidamente, reemitido, absorvido novamente, e assim por diante. Ele levaria 1 milhão de anos para ir do centro à superfície do Sol, muito embora, entre as absorções, viaje à velocidade da luz. Uma vez atingida a superfície, ele já passou por etapas tão complicadas de absorções e emissões que é impossível, a partir de sua natureza, imaginar o que aconteceu no centro.

A coisa muda muito de aspecto no que se refere aos neutrinos.

Também eles viajam à velocidade da luz, já que não têm massa. No entanto, em virtude de raramente interagirem com a matéria, os neutrinos produzidos no centro do Sol atravessam a matéria solar sem obstáculos, alcançando sua superfície em 2,3 segundos (e perdendo apenas 1 em 100 bilhões pela absorção no processo). Daí, cruzam o vácuo do espaço e, em quinhentos outros segundos, se apontados na direção certa, atingem a Terra.

Se pudéssemos detectar esses neutrinos solares na Terra, obteríamos alguma informação direta a respeito dos eventos ocorridos no centro do Sol, há uns oito minutos passados. A maior dificuldade consiste em detectar os neutrinos. Ocupou-se dessa tarefa o físico americano Raymond Davis, Jr., que se aproveitou do fato de que, às vezes, um neutrino interage com uma variedade de átomos de cloro para produzir um átomo radioativo do argônio.

O argônio pode ser coletado e detectado mesmo se só alguns átomos forem formados{29}.

Para tanto, Davis utilizou-se de um enorme tanque contendo 378 000 litros de tetracloroetileno, um fluido de limpeza comum rico em átomos de cloro. Colocou o tanque na parte mais profunda da mina de ouro Homestake, em Lead, Dakota do Sul, onde havia 1,5 quilômetro de rochas entre o tanque e a superfície. As rochas deveriam absorver quaisquer partículas vindas do espaço, com exceção dos neutrinos.

A partir daí, era simplesmente uma questão de esperar a formação dos átomos de argônio. Se as teorias dos eventos no centro do Sol eram corretas, então um certo número de neutrinos deveria ser formado a cada segundo; desses, certa porcentagem deveria alcançar a Terra e uma outra atravessar o tanque de fluido de limpeza, e, dentre os últimos, certa porcentagem deveria interagir com os átomos de cloro para formar um certo número de átomos de argônio. Pelas flutuações na velocidade de formação dos átomos de argônio e por outras propriedades e variações da interação em geral, poder-se-ia elaborar conclusões relativas aos eventos do centro do Sol.

Quase que de imediato, contudo, Davis foi surpreendido por um fato inesperado. Pouquíssimos neutrinos foram detectados, muito menos do que se podia imaginar. Foram formados, no máximo, um sexto de átomos de argônio em relação ao que se esperava.

Evidentemente, as teorias astronômicas dos eventos do centro do Sol requerem, agora, uma revisão. Não sabemos tanto sobre o que acontece no interior do Sol quanto pensamos. Significa isso que uma catástrofe está a caminho?

Não podemos afirmá-lo. Segundo nossas observações, o Sol tem sido estável o bastante, durante a história da vida, para possibilitar a continuidade da vida no planeta. Tínhamos uma teoria que garantia a estabilidade. Agora talvez tenhamos que modificar essa teoria, mas a teoria modificada ainda terá que garantir a estabilidade. O Sol não ficará instável apenas porque temos que modificar nossa teoria.

Resumindo, então: uma catástrofe do segundo grau, envolvendo mudanças no Sol que impossibilitarão a vida na Terra, deve chegar em não mais que 7 bilhões de anos, mas chegará com suficientes avisos prévios.

As catástrofes do segundo grau podem chegar antes disso, e inesperadamente, porém a probabilidade é tão pequena que não tem sentido dedicarmos muito tempo a essas preocupações.