‘Chuvas de elétrons’ ultrarrápidas atingem a Terra com muito mais frequência do que pensávamos

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Ilustração dos cinturões de Van Allen, com elétrons em espiral através deles. Créditos: Zhang et al., Nat. Commun., 2022.

Por Brandon Specktor
Publicado na Live Science

O clima de amanhã pode estar nublado com chance de elétrons, graças a um fenômeno recém-detectado no escudo magnético da Terra.

Descrito como “precipitação de elétrons” inesperada e ultrarrápida, o fenômeno ocorre quando ondas de energia eletromagnética pulsam através da magnetosfera da Terra – o campo magnético gerado pela agitação do núcleo da Terra, que envolve nosso planeta e o protege da radiação solar mortal. Esses elétrons então transbordam da magnetosfera e despencam em direção à Terra.

As chuvas torrenciais de elétrons são mais prováveis ​​de ocorrer durante tempestades solares e podem contribuir para a aurora boreal, de acordo com uma pesquisa publicada em 25 de março na revista Nature Communications.

No entanto, os pesquisadores acrescentaram que as chuvas de elétrons também podem representar uma ameaça para os astronautas e naves espaciais de maneiras que os modelos de radiação espacial não consideram atualmente.

“Embora o espaço seja comumente pensado como sendo separado da nossa atmosfera superior, os dois estão inextricavelmente ligados”, disse o coautor do estudo Vassilis Angelopoulos, professor de física espacial da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), nos EUA, em um comunicado. “Entender como eles estão ligados pode beneficiar satélites e astronautas que passam pela região”.

Os cientistas sabem há décadas que partículas energéticas chovem periodicamente em nosso planeta em pequenas quantidades. Essas partículas se originam no Sol e navegam através do espaço de 150 milhões de quilômetros até a Terra nas costas do vento solar.

A magnetosfera do nosso planeta prende muitas dessas partículas em um dos dois gigantes cinturões de radiação em forma de rosquinha conhecidos como cinturões de Van Allen. Ocasionalmente, as ondas geradas dentro desses cinturões fazem com que os elétrons acelerem e caiam na atmosfera da Terra.

O novo estudo mostra que as chuvas de elétrons podem ocorrer com muito mais frequência do que pesquisas anteriores pensavam ser possível.

Em sua nova pesquisa, os autores do estudo analisaram chuvas de elétrons nos cinturões de Van Allen usando dados de dois satélites: a espaçonave Electron Losses and Fields Investigation (ELFIN – Perdas de Elétrons e Investigação de Campos, na tradução livre), um satélite minúsculo do tamanho de um pão de forma que orbita baixo na atmosfera da Terra; e o Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS – Histórico de Tempo de Eventos e Interações de Macroescala durante Subtempestades, na tradução livre), que orbita a Terra além dos cinturões de Van Allen.

Monitorando os fluxos de elétrons nos cinturões de Van Allen de cima e de baixo, a equipe foi capaz de detectar eventos de chuva de elétrons em grande detalhe. Os dados do THEMIS mostraram que essas chuvas de elétrons foram causadas por ondas de assobio – um tipo de onda de rádio de baixa frequência que se origina durante os relâmpagos e depois surge na magnetosfera da Terra.

Essas ondas energéticas podem acelerar os elétrons nos cinturões de Van Allen, fazendo com que eles se espalhem e chovam na atmosfera mais baixa, descobriram os pesquisadores.

Além disso, os dados do satélite ELFIN mostraram que essas chuvas podem ocorrer com muito mais frequência do que pesquisas anteriores sugeriam, e podem se tornar especialmente predominantes durante tempestades solares.

Os modelos atuais de clima espacial são responsáveis ​​por algumas fontes de precipitação de elétrons na atmosfera da Terra (como impactos do vento solar, por exemplo) – no entanto, eles não levam em consideração as chuvas de elétrons induzidas por ondas de assobio, de acordo com os pesquisadores.

Partículas carregadas de alta energia podem danificar os satélites e representar perigos para os astronautas pegos em sua trajetória. Ao entender melhor essa fonte de chuva de elétrons, os cientistas podem atualizar seus modelos para proteger melhor as pessoas e máquinas que passam seu tempo acima do nosso planeta, disseram os autores do novo estudo.