Estes “aguaceiros eletrónicos”, que podem afetar os satélites e as viagens espaciais, são causados por ondas eletromagnéticas, esclarecem os cientistas.
Investigadores da Universidade da Califórnia (UCLA) descobriram uma nova fonte de eletrões super-rápidos que chovem na Terra.
O fenómeno, que é uma das causas para a colorida aurora boreal, apresenta perigos para satélites, naves espaciais e astronautas, segundo explicam, num novo estudo, investigadores da UCLA.
De acordo com o estudo, os observadores observaram uma inesperada e rápida “precipitação de eletrões“,— muito mais intensa do que as chuvas de eletrões até agora conhecidas,
As observações foram feitas a partir da órbita terrestre baixa, com a ajuda de dois microsatélites da missão Electron Losses and Fields investigation (ELFIN) — construídos e operados no campus da UCLA por estudantes de graduação e pós-graduação, guiados por uma equipa de mentores.
Combinando os dados ELFIN com observações mais distantes da nave espacial THEMIS da NASA, os cientistas determinaram que os súbitos “aguaceiros eletrónicos” foram causados por Ondas Whistler (“ondas de assobio”) — um tipo de onda eletromagnética que ondula através do plasma no Espaço, e afeta os eletrões na magnetosfera da Terra, causando o seu “derrame” para a atmosfera.
A investigação, publicada a 25 de março na Nature Communications, mostra que as Ondas Whistler são responsáveis por muito mais chuvas de eletrões do que as teorias atuais e modelos meteorológicos espaciais mostravam.
De acordo com Xiaojia Zhang, autora principal do estudo e investigadora na UCLA, “os satélites do ELFIN são os primeiros a medir estes eletrões super-rápidos”.
A especialista acrescenta ainda que a missão tem a vantagem de estar próxima à cadeia de eventos, o que lhes permite compreenderem melhor o fenómeno.
No centro dessa cadeia de eventos está o ambiente espacial próximo da Terra, cheio de partículas carregadas que orbitam em anéis gigantescos à volta do planeta, chamada Cintura de Radiação de Van Allen.
Zhang / Nature Communications
Eletrões numa cintura de radiação Van Allen (a azul) encontram Ondas Whistler (a roxo) e chovem em direção ao polo norte (vermelho). Às esquerda, os satélites da missão Themis. À direita, sobre o polo Norte, os satélites ELFIN
Sob certas condições, nestas cinturas de radiação são geradas Ondas Whistler — que encontram no seu caminho feixes de eletrões. Deste encontro resulta que os eletrões são energizados e acelerados, de tal forma que se precipitam em direção aos polos da Terra — criando uma chuva super-rápida de eletrões.
Emmanuel Masongsong / UCLA
Chuva de eletrões super-rápida em direção aos polos da Terra
“Podemos imaginar as correias Van Allen como sendo um grande reservatório, cheio de água — ou, neste caso, eletrões”, explica Vassilis Angelopoulos, professor de física espacial da UCLA e investigador principal da ELFIN.
À medida que o reservatório se enche, a água vai descendo, periodicamente, em espiral, para evitar que o transbordamento — drenagem de alívio.
Mas, quando ocorrem grandes ondas no reservatório, a água escorrega sobre a borda, mais rapidamente e em maior volume do que a drenagem de alívio.
Os autores do estudo conseguiram compreender em detalhe o processo através do qual as ondas provocam rápidas chuvas de eletrões, que fluem para a atmosfera.
Os resultados são particularmente importantes porque as atuais teorias e modelos meteorológicos espaciais, embora contabilizando outras fontes de eletrões que entram na atmosfera, não preveem este fluxo extra, induzido por Ondas Whistler.
Estas chuvas podem afetar a química atmosférica da Terra, colocar as naves espaciais em risco e danificar satélites em baixas órbitas.
Os investigadores mostraram ainda que este tipo de fluxo de eletrões pode aumentar significativamente durante tempestades geomagnéticas, perturbações causadas pelo aumento da atividade solar e afetar o Espaço mais próximo da Terra e o ambiente magnético do nosso planeta.
“Embora se acredite que o Espaço está separado da atmosfera superior, os dois estão intrinsecamente ligados”, realça Angelopoulos.
“Compreender como estão ligados pode beneficiar os satélites e astronautas que passam pela região, que são cada vez mais importantes para o comércio, telecomunicações e turismo espacial”, acrescenta o investigador.
Desde a sua criação em 2013, mais de 300 estudantes da UCLA já trabalharam na ELFIN, financiada pela NASA e pela National Science Foundation.
Emmanuel Masongsong / UCLA
Impressão artística de um dos satélites ELFIN da UCLA em órbita terrestre baixa
Da missão fazem parte dois micro-satélites, cada um do tamanho de um pão de forma, que foram lançados em órbita em 2018.
Desde então, têm vindo a observar a atividade dos eletrões energéticos e a ajudar os cientistas a compreender melhor o efeito das tempestades magnéticas no Espaço mais próximo da Terra. Os satélites são operados a partir do Centro de Operações da Missão da UCLA, no campus da universidade.
“É tão gratificante ter aumentado o nosso conhecimento da ciência espacial com dados de hardware que nós próprios construímos”, admitiu Colin Wilkins, co-autor do estudo e estudante de doutoramento em física espacial.
