Desde o final do século 19, os observadores têm pesquisado os céus polares em busca de nuvens altas e elusivas que brilham na escuridão.
Essas nuvens mesosféricas polares, ou PMCs, são pequenos enxames de cristais de gelo que se formam no final da primavera e no verão nos pólos norte e sul. Os observadores os localizam melhor nas horas do crepúsculo, quando o Sol os ilumina além do horizonte contra um céu escuro. Mais do que uma visão bonita, eles também contêm pistas sobre o que está acontecendo na atmosfera da Terra.
“O que atraiu muito interesse nessas nuvens é sua sensibilidade – elas estão ocorrendo no limite da viabilidade na atmosfera superior, onde é incrivelmente seco e frio”, disse Richard Collins, físico espacial da Universidade do Alasca , Fairbanks e principal autor do artigo. “Eles são um indicador muito sensível de mudanças na alta atmosfera – mudanças na temperatura e / ou mudanças no vapor de água.”
Collins e seus colaboradores suspeitaram que os PMCs poderiam estar associados ao resfriamento na alta atmosfera – e ele começou a tentar entender a microfísica do processo. Em um novo artigo publicado no Journal of Geophysical Research, eles compartilharam os resultados da missão Super Soaker da NASA, um pequeno foguete suborbital lançado no Alasca, mostrando que o vapor de água em nossa atmosfera superior pode baixar precipitadamente a temperatura circundante e iniciar um desses brilhos nuvens.
Para testar isso, eles decidiram liberar uma pequena quantidade de água e criar seu próprio PMC. Eles foram lançados especificamente em um momento – janeiro no Ártico – que é tipicamente inóspito para a formação de PMCs, esperando que eles pudessem catalisar um.
“Queríamos evitar a mistura de PMCs criados artificialmente e de ocorrência natural”, disse Irfan Azeem, físico espacial da Astra, LLC em Louisville, Colorado e principal investigador da missão Super Soaker. “Dessa forma, podemos ter certeza de que qualquer PMC que observamos pode ser atribuído ao experimento Super Soaker.”
O foguete Super Soaker foi lançado nas primeiras horas da manhã de 26 de janeiro de 2018, na linha de pesquisa do Poker Flat em Fairbanks, Alasca. Atingiu uma altitude de cerca de 53 milhas quando a equipe detonou a explosão de seu canhão de cerca de 485 libras de água. Dezoito segundos depois, o feixe de um radar a laser terrestre detectou o eco fraco de um PMC.
Os pesquisadores conectaram essas medições em um modelo que simulava a produção de PMC. Eles queriam saber como o ar onde a água era liberada teria que mudar para criar um PMC como o que eles 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 da nuvem”, disse Collins.
O modelo mostrou que um resfriamento significativo deve ter acontecido. “A única maneira com a quantidade de água presente que poderíamos obter a forma de uma nuvem era dizer que no corpo da nuvem, houve uma queda de temperatura – cerca de 45 graus Fahrenheit (25 graus Celsius) de temperatura.” A simples introdução de água na região, sugeriram os resultados, 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 resfriamento pelo próprio vapor de água”, disse Azeem.
O artigo segue conectando os resultados à realidade do tráfego espacial, já que o vapor d’água é um subproduto comum de satélites e lançamentos de foguetes. Na época do ônibus espacial, por exemplo, um único lançamento era responsável por cerca de 20% da massa de gelo PMC observada em uma temporada.
Mas mais vapor d’água não significa uma queda sem limites da temperatura, explica Collins. PMCs agem como um termostato. Conforme o vapor d’água congela, ele se transforma em cristais de gelo. Mas esses cristais de gelo absorvem o calor ainda melhor do que a água na forma de vapor. À medida que os cristais de gelo aquecem, eles eventualmente sublimam de volta em vapor, e o ciclo se repete.
“E então há um ioiô para frente e para trás, regulando a temperatura da mudança produzida pelo vapor d’água injetado”, disse Collins.
Ainda assim, o aumento do vapor de água afetará como e quando os PMCs se formam. Para aqueles que procuram prever a formação de PMC, manter o controle do vapor de água natural e humano injetado será a chave para o sucesso.
“Depende da quantidade de tráfego espacial, do que acontecerá se o orçamento de vapor d’água lá aumentar”, disse Collins. “Se tivéssemos uma grande quantidade de tráfego novo, não estaríamos mais em um ambiente natural e teríamos que começar a modelar isso.”
Publicado em 24/02/2021 10h07
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