Um ingrediente crítico para as auroras existe muito mais alto no espaço do que se pensava, de acordo com uma nova pesquisa na revista Scientific Reports.
Os visores de luz deslumbrantes nos céus noturnos polares requerem um acelerador elétrico para impulsionar as partículas carregadas para baixo através da atmosfera. Cientistas da Universidade de Nagoya e colegas no Japão, Taiwan e Estados Unidos descobriram que ela existe além de 30.000 quilômetros acima da superfície da Terra – oferecendo uma visão não apenas sobre a Terra, mas também de outros planetas.
A história da formação da aurora começa com plasma supersônico impulsionado do Sol para o espaço como partículas carregadas de alta velocidade. Quando essas partículas carregadas se aproximam da Terra, elas são desviadas e afuniladas em fluxos ao longo das linhas do campo magnético do planeta, eventualmente fluindo em direção aos pólos.
“A maioria dos elétrons da magnetosfera não atinge a parte superior da atmosfera chamada ionosfera, porque são repelidos pelo campo magnético da Terra”, explica Shun Imajo, do Instituto de Pesquisa Ambiental do Espaço-Terra da Universidade de Nagoya, o primeiro autor do estudo.
Mas algumas partículas recebem um impulso de energia, acelerando-as na atmosfera superior da Terra, onde colidem e excitam átomos de oxigênio e nitrogênio a uma altitude de cerca de 100 quilômetros. Quando esses átomos relaxam de seu estado de excitação, eles emitem as luzes aurorais. Mesmo assim, muitos detalhes sobre esse processo permanecem um mistério.
“Não sabemos todos os detalhes de como o campo elétrico que acelera os elétrons para a ionosfera é gerado ou mesmo quão alto ele está acima da Terra”, disse Imajo.
Os cientistas presumiram que a aceleração do elétron acontecia em altitudes entre 1.000 e 20.000 quilômetros acima da Terra. Esta nova pesquisa revelou que a região de aceleração se estende além de 30.000 quilômetros.
“Nosso estudo mostra que o campo elétrico que acelera as partículas aurorais pode existir em qualquer altura ao longo de uma linha de campo magnético e não se limita à região de transição entre a ionosfera e a magnetosfera a vários milhares de quilômetros”, diz Imajo. “Isso sugere que mecanismos magnetosféricos desconhecidos estão em jogo.”
A equipe chegou a essa descoberta examinando dados de imageadores terrestres nos Estados Unidos e Canadá e do detector de elétrons em Arase, um satélite japonês que estuda um cinturão de radiação no interior da magnetosfera terrestre. Os dados foram coletados em 15 de setembro de 2017, quando o Arase estava a cerca de 30.000 quilômetros de altitude e localizado dentro de um fino arco auroral ativo por vários minutos. A equipe foi capaz de medir os movimentos ascendentes e descendentes de elétrons e prótons, finalmente descobrindo que a região de aceleração dos elétrons começou acima do satélite e se estendeu abaixo dele.
Para investigar melhor essa região de aceleração de altitudes muito altas, a equipe pretende analisar dados de vários eventos de aurora, comparar observações de alta e baixa altitude e conduzir simulações numéricas de potencial elétrico.
“Entender como este campo elétrico se forma preencherá as lacunas para a compreensão da emissão da aurora e do transporte de elétrons na Terra e em outros planetas, incluindo Júpiter e Saturno”, disse Imajo.
Publicado em 11/03/2021 18h42
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