Um campo de energia invisível e fraco, que envolve o nosso planeta , foi finalmente detetado — e medido. É o terceiro campo de energia da Terra, além dos campos magnético e gravitacional.
Uma equipa de astrónomos da NASA anunciou a primeira deteção bem sucedida do chamado “campo elétrico ambipolar da Terra“: um campo elétrico fraco em todo o planeta, tão fundamental como a gravidade e os campos magnéticos da Terra.
A sua descoberta, cuja hipótese foi levantada pela primeira vez há mais de 60 anos, vai mudar a forma como estudamos e compreendemos o comportamento e a evolução do nosso belo mundo em constante mudança, salienta o Science Alert.
“Qualquer planeta com uma atmosfera deve ter um campo ambipolar”, explica Glyn Collinson, astrónomo do Centro de Voo Espacial Goddard, em comunicado da NASA. “Agora que finalmente o medimos, podemos começar a saber como moldou o nosso planeta e outros ao longo do tempo.”
A Terra não é apenas uma mancha de terra inerte no espaço. Está rodeada por todo o tipo de campos.
Há o campo gravitacional. Não sabemos muito sobre a gravidade, especialmente tendo em conta a sua omnipresença, mas sem a gravidade não teríamos um planeta. A gravidade também ajuda a manter a atmosfera confortável contra a superfície.
Há também o campo magnético, que é gerado pelo material condutor em rotação no interior da Terra, convertendo a energia cinética num campo magnético que gira para o espaço. Este campo protege o nosso planeta dos efeitos do vento solar e da radiação, e também ajuda a evitar que a atmosfera se desloque.
Em 1968, os cientistas descreveram um fenómeno que não poderíamos ter notado até à era espacial. As naves espaciais que sobrevoavam os polos da Terra detetaram um vento supersónico de partículas que escapavam da atmosfera terrestre.
A melhor explicação para este fenómeno era um terceiro campo de energia elétrica. “Chama-se campo ambipolar e é um agente do caos. Contraria a gravidade e expulsa as partículas para o espaço”, explica Collinson num vídeo.
“Mas nunca tínhamos sido capazes de o medir antes porque não dispúnhamos da tecnologia necessária. Por isso, construímos o foguetão Endurance para ir à procura desta grande força invisível”.
Eis como se esperava que o campo ambipolar funcionasse: a partir de uma altitude de cerca de 250 quilómetros, numa camada da atmosfera chamada ionosfera, a radiação solar e ultravioleta extrema ioniza os átomos atmosféricos, quebrando os eletrões de carga negativa e transformando o átomo num ião de carga positiva.
Os eletrões mais leves tentarão voar para o espaço, enquanto os iões mais pesados tentarão afundar-se em direção ao solo. Mas o ambiente do plasma tentará manter a neutralidade da carga, o que resulta no aparecimento de um campo elétrico entre os eletrões e os iões para os unir.
Este campo elétrico é designado por campo ambipolar pelos cientistas porque funciona em ambas as direções, com os iões a exercerem uma força descendente e os eletrões uma força ascendente.
O resultado é que a atmosfera fica inchada; o aumento da altitude permite que alguns iões escapem para o espaço, o que é o que vemos no vento polar.
Este campo ambipolar seria incrivelmente fraco, razão pela qual Collinson e a sua equipa conceberam instrumentos para o detetar.
A missão Endurance, que transportava esta experiência, foi lançada em maio de 2022, atingindo uma altitude de 768,03 km antes de regressar à Terra com os seus preciosos dados, duramente obtidos.
“Meio volt é quase nada — é tão forte como uma pilha de relógio“, diz Collinson. “Mas é a quantidade certa para explicar o vento polar”.
Essa quantidade de carga é suficiente para puxar os iões de hidrogénio com 10,6 vezes a força da gravidade, lançando-os para o espaço às velocidades supersónicas medidas nos polos da Terra.
Os iões de oxigénio, que são mais pesados do que os iões de hidrogénio, também são lançados mais alto, aumentando a densidade da ionosfera a grandes altitudes em 271%, em comparação com a densidade que teria sem o campo ambipolar.
O que é ainda mais excitante é o facto de este ser apenas o primeiro passo. Não conhecemos as implicações mais vastas do campo ambipolar, há quanto tempo existe, o que faz e como ajudou a moldar a evolução do nosso planeta e da sua atmosfera, e possivelmente até a vida na sua superfície.
“Este campo é uma parte fundamental do funcionamento da Terra”, diz Collinson. “E agora que finalmente o medimos, podemos começar a colocar algumas destas questões mais importantes e excitantes”.
A descoberta foi apresentada num artigo publicado a semana passada na revista Nature.
