Zayn Roohi / Poker Flat Research Range / NASA’s Wallops Flight Facility
Uma equipa de cientistas usou um pequeno foguete lançado pela NASA para estudar a natureza de um tipo indescritível de nuvens que brilham no escuro, criando uma artificialmente.
Desde o final dos anos 1800 que os observadores têm analisado os céus polares em busca de nuvens altas e elusivas que brilham na escuridão. Estas nuvens mesosféricas polares (PMC), são pequenos enxames de cristais de gelo que se formam no final da primavera e no verão nos polos norte e sul.
As nuvens são avistadas nas horas do crepúsculo, quando o Sol as ilumina além do horizonte contra o céu escuro. Mais do que uma visão bonita, contêm pistas do que está a acontecer na atmosfera da Terra.
“O que atraiu muito interesse nessas nuvens é a sua sensibilidade – ocorrem no limite da viabilidade na alta atmosfera, onde é incrivelmente seco e frio”, disse Richard Collins, físico espacial da Universidade do Alasca, nos Estados Unidos, em comunicado. “São um indicador muito sensível de mudanças na alta atmosfera – mudanças na temperatura e/ou mudanças no vapor de água.”
Collins e os seus colegas suspeitaram que as PMCs pudessem estar associadas ao arrefecimento na alta atmosfera e começaram a tentar entender a microfísica do processo.
Com a missão Super Soaker da NASA, um pequeno foguete suborbital lançado no Alasca, mostrou que o vapor de água na atmosfera superior pode baixar precipitadamente a temperatura ambiente e criar uma desses nuvens.
Para testar essa teoria, os investigadores decidiram libertar uma pequena quantidade de água e criar a sua próprio PMC. O lançamento foi feito, em janeiro, no Ártico – que é tipicamente inóspito para a formação de PMCs -, esperando conseguir catalisar uma.
“Queríamos evitar a mistura de PMCs criadas artificialmente e de ocorrência natural”, explicou Irfan Azeem, físico espacial da Astra LLC e principal investigador da missão. “Dessa forma, poderíamos ter certeza de que qualquer PMC que observássemos fosse atribuível à experiência Super Soaker.”
O foguete foi lançado nas primeiras horas da manhã de 26 de janeiro de 2018 e atingiu uma altitude de cerca de 85 quilómetros quando a equipa detonou a explosão do seu canhão com cerca de 383 quilogramas de água. Dezoito segundos depois, o feixe de um radar a laser terrestre detetou o eco fraco de uma PMC.
Os investigadores ligaram estas medições num modelo que simulava a produção de uma PMC e queriam saber como é que o ar onde a água era libertada teria de mudar para criar uma PMC como a que observaram.
“Não temos medições diretas de temperatura da nuvem, mas podemos inferir essa mudança de temperatura com base no que pensamos ser necessário para a formação dela”, disse Collins.
O modelo mostrou que deve ter acontecido um arrefecimento significativo. “Com a quantidade de água presente, a única forma de obter a forma de uma nuvem era dizer que, no corpo da nuvem, houve uma queda de temperatura – cerca de 25ºC”, afirmou.
Os resultados sugeriram que a simples introdução de água na região levou a uma queda significativa da temperatura local.
“Esta é a primeira vez que alguém demonstra experimentalmente que a formação de PMC na mesosfera está diretamente ligada ao arrefecimento pelo próprio vapor de água”, disse Azeem.
Estes resultados também se podem associar à realidade do tráfego espacial, uma vez que o vapor de água é um subproduto comum de satélites e lançamentos de foguetes.
Porém, mais vapor de água não significa uma queda sem limites da temperatura, segundo Collins. As PMC agem como um termostato. Conforme o vapor de água congela, transforma-se em cristais de gelo, que absorvem o calor ainda melhor do que a água na forma de vapor. À medida que os cristais de gelo aquecem, sublimam-se outra vez em vapor e o ciclo repete-se.
“Há um ioiô para a frente e para trás, regulando a temperatura da mudança produzida pelo vapor de água injetado”, disse Collins.
Este estudo foi publicado este mês na revista científica Journal of Geophysical Research.
