{"id":15464,"date":"2021-10-22T21:21:22","date_gmt":"2021-10-22T21:21:22","guid":{"rendered":"https:\/\/terrarara.com.br\/?page_id=15464"},"modified":"2021-10-22T16:21:21","modified_gmt":"2021-10-22T16:21:21","slug":"o-que-acontece-quando-um-meteoro-atinge-a-atmosfera","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/terrarara.com.br\/?page_id=15464","title":{"rendered":"O que acontece quando um meteoro atinge a atmosfera?"},"content":{"rendered":"
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As simula\u00e7\u00f5es do XSEDE Stampede2 est\u00e3o ajudando a revelar a f\u00edsica do que acontece quando um meteoro atinge a atmosfera. Cr\u00e9dito: CC BY-SA 4.0 (Jacek Halicki)<\/figcaption><\/figure><\/div>
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\r\nNo c\u00e9u, est\u00e1 chovendo terra.<\/p>

\r\nA cada segundo, milh\u00f5es de peda\u00e7os de sujeira menores do que um gr\u00e3o de areia atingem a parte superior da atmosfera da Terra. A cerca de 100 quil\u00f4metros de altitude, peda\u00e7os de poeira, principalmente detritos de colis\u00f5es de aster\u00f3ides, voam pelo c\u00e9u, vaporizando \u00e0 medida que v\u00e3o de 10 a 100 vezes a velocidade de uma bala. Os maiores podem fazer estrias no c\u00e9u, meteoros que nos deixam sem f\u00f4lego.<\/strong>\r\n<\/p>

\r\nCientistas est\u00e3o usando supercomputadores para ajudar a entender como min\u00fasculos meteoros, invis\u00edveis a olho nu, liberam el\u00e9trons que podem ser detectados por radar e podem caracterizar a velocidade, dire\u00e7\u00e3o e taxa de desacelera\u00e7\u00e3o do meteoro com alta precis\u00e3o, permitindo que sua origem seja determinada. Como essa poeira espacial em queda ajuda a semear as nuvens produtoras de chuva, esta pesquisa b\u00e1sica sobre meteoros ajudar\u00e1 os cientistas a compreender mais plenamente a qu\u00edmica da atmosfera da Terra. Al\u00e9m do mais, a composi\u00e7\u00e3o de meteoros ajuda os astr\u00f4nomos a caracterizar o ambiente espacial de nosso sistema solar.\r\n<\/p>

\r\nOs meteoros desempenham um papel importante na ci\u00eancia da atmosfera superior, n\u00e3o apenas para a Terra, mas tamb\u00e9m para outros planetas. Eles permitem que os cientistas possam diagnosticar o que est\u00e1 no ar usando o lidar com sensor remoto a laser pulsado, que ricocheteia na poeira do meteoro para revelar a temperatura, densidade e os ventos da alta atmosfera.\r\n<\/p>

\r\nOs cientistas tamb\u00e9m rastreiam com radar o plasma gerado por meteoros, determinando a velocidade com que os ventos est\u00e3o se movendo na atmosfera superior pela velocidade com que o plasma \u00e9 empurrado. \u00c9 uma regi\u00e3o imposs\u00edvel de estudar com sat\u00e9lites, j\u00e1 que o arrasto atmosf\u00e9rico nessas altitudes far\u00e1 com que a espa\u00e7onave volte a entrar na atmosfera.\r\n<\/p>

\r\nA pesquisa do meteoro foi publicada em junho de 2021 no Journal of Geophysical Research: Space Physics da American Geophysical Society.\r\n<\/p>

\r\nNele, o autor principal Glenn Sugar da Universidade Johns Hopkins desenvolveu simula\u00e7\u00f5es de computador para modelar a f\u00edsica do que acontece quando um meteoro atinge a atmosfera. O meteoro aquece e derrama material em velocidades hipers\u00f4nicas em um processo chamado abla\u00e7\u00e3o. O material derramado bate em mol\u00e9culas atmosf\u00e9ricas e se transforma em plasma brilhante.\r\n<\/p>

\r\n“O que estamos tentando fazer com as simula\u00e7\u00f5es dos meteoros \u00e9 imitar esse processo muito complexo de abla\u00e7\u00e3o, para ver se entendemos a f\u00edsica em andamento; e tamb\u00e9m para desenvolver a capacidade de interpretar observa\u00e7\u00f5es de alta resolu\u00e7\u00e3o de meteoros, principalmente radar observa\u00e7\u00f5es de meteoros “, disse o co-autor do estudo Meers Oppenheim, professor de Astronomia da Universidade de Boston.\r\n<\/p>

\r\nGrandes antenas de radar, como o ic\u00f4nico mas agora extinto telesc\u00f3pio de radar Arecibo, registraram v\u00e1rios meteoros por segundo em um pequeno peda\u00e7o do c\u00e9u. De acordo com Oppenheim, isso significa que a Terra est\u00e1 sendo atingida por milh\u00f5es e milh\u00f5es de meteoros a cada segundo.\r\n<\/p>

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Distribui\u00e7\u00f5es representativas de frequ\u00eancia de plasma usadas em simula\u00e7\u00f5es de abla\u00e7\u00e3o de meteoros. Cr\u00e9dito: Sugar et al.<\/figcaption><\/figure><\/div>
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\r\n“Interpretar essas medi\u00e7\u00f5es tem sido complicado”, disse ele. “Saber o que estamos olhando quando vemos essas medi\u00e7\u00f5es n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o f\u00e1cil de entender.”\r\n<\/p>

\r\nAs simula\u00e7\u00f5es no papel basicamente configuram uma caixa que representa um peda\u00e7o da atmosfera. No meio da caixa, um min\u00fasculo meteoro \u00e9 colocado, expelindo \u00e1tomos. As simula\u00e7\u00f5es de part\u00edcula em c\u00e9lula, de diferen\u00e7a finita no dom\u00ednio do tempo, foram usadas para gerar distribui\u00e7\u00f5es de densidade do plasma gerado por \u00e1tomos de meteoros \u00e0 medida que seus el\u00e9trons s\u00e3o arrancados em colis\u00f5es com mol\u00e9culas de ar.\r\n<\/p>

\r\n“Os radares s\u00e3o realmente sens\u00edveis aos el\u00e9trons livres”, explicou Oppenheim. “Voc\u00ea faz um grande plasma c\u00f4nico que se desenvolve imediatamente na frente do meteor\u00f3ide e, em seguida, \u00e9 varrido para tr\u00e1s do meteor\u00f3ide. Isso \u00e9 o que o radar observa. Queremos ser capazes de ir desde o que o radar observou at\u00e9 o qu\u00e3o grande aquele meteor\u00f3ide \u00e9. As simula\u00e7\u00f5es nos permitem fazer a engenharia reversa disso. ”\r\n<\/p>

\r\nO objetivo \u00e9 poder olhar a intensidade do sinal das observa\u00e7\u00f5es do radar e obter caracter\u00edsticas f\u00edsicas do meteoro, como tamanho e composi\u00e7\u00e3o.\r\n<\/p>

\r\n“At\u00e9 agora, tivemos apenas estimativas muito grosseiras disso. As simula\u00e7\u00f5es nos permitem ir al\u00e9m das estimativas grosseiras simples”, disse Oppenheim.\r\n<\/p>

\r\n?A teoria anal\u00edtica funciona muito bem quando voc\u00ea pode dizer: ‘Tudo bem, esse \u00fanico fen\u00f4meno est\u00e1 acontecendo, independentemente desses outros fen\u00f4menos.’ Mas quando tudo est\u00e1 acontecendo ao mesmo tempo, fica muito confuso. As simula\u00e7\u00f5es se tornam a melhor ferramenta “, disse Oppenheim.\r\n<\/p>

\r\nOppenheim foi premiado como supercomputador pelo Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) no supercomputador Stampede2 da TACC para as simula\u00e7\u00f5es de meteoros.\r\n<\/p>

\r\n“Agora somos realmente capazes de usar o poder do Stampede2 – esses supercomputadores gigantes – para avaliar a abla\u00e7\u00e3o de meteoros em detalhes incr\u00edveis”, disse Oppenheim. “O XSEDE tornou essa pesquisa poss\u00edvel ao tornar mais f\u00e1cil para mim, os alunos e os associados de pesquisa tirar proveito dos supercomputadores.”\r\n<\/p>

\r\n“Os sistemas est\u00e3o funcionando bem”, acrescentou. “Usamos muitos pacotes matem\u00e1ticos e pacotes de armazenamento de dados. Eles est\u00e3o todos pr\u00e9-compilados e prontos para usarmos no XSEDE. Eles tamb\u00e9m t\u00eam uma boa documenta\u00e7\u00e3o. E a equipe do XSEDE tem sido muito boa. Quando nos deparamos com um gargalo ou obst\u00e1culo , eles s\u00e3o muito \u00fateis. \u00c9 um recurso excelente de se ter. ”\r\n<\/p>

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Stampede2 \u00e9 um recurso alocado do Ambiente de Descoberta de Ci\u00eancia e Engenharia Extrema (XSEDE) financiado pela National Science Foundation (NSF). Cr\u00e9dito: TACC<\/figcaption><\/figure><\/div>
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\r\nOs astr\u00f4nomos est\u00e3o muito \u00e0 frente de onde estavam 20 anos atr\u00e1s em termos de serem capazes de modelar a abla\u00e7\u00e3o de meteoros. Oppenheim se referiu a um estudo de 2020 conduzido pela estudante Gabrielle Guttormsen, da Universidade de Boston, que simula a abla\u00e7\u00e3o de min\u00fasculos meteoros para ver qu\u00e3o r\u00e1pido ele se aquece e quanto material borbulha.\r\n<\/p>

\r\nA f\u00edsica de abla\u00e7\u00e3o de meteoros \u00e9 muito dif\u00edcil de fazer com c\u00e1lculos de papel e caneta, porque meteoros s\u00e3o incrivelmente heterog\u00eaneos, disse Oppenheim. “Voc\u00ea est\u00e1 essencialmente modelando explos\u00f5es. Toda essa f\u00edsica est\u00e1 acontecendo em milissegundos, centenas de milissegundos para as maiores e para os b\u00f3lidos, as bolas de fogo gigantes que podem durar alguns segundos, estamos falando de segundos. S\u00e3o eventos explosivos . ”\r\n<\/p>

\r\nA equipe de Oppenheim modela a abla\u00e7\u00e3o desde picossegundos, que \u00e9 a escala de tempo da desintegra\u00e7\u00e3o do meteoro e da intera\u00e7\u00e3o dos \u00e1tomos quando as mol\u00e9culas de ar se chocam contra eles. Os meteoros viajam frequentemente a velocidades ferozes de 50 quil\u00f4metros por segundo ou mesmo at\u00e9 70 quil\u00f4metros por segundo.\r\n<\/p>

\r\nOppenheim delineou tr\u00eas tipos diferentes de simula\u00e7\u00f5es que est\u00e1 conduzindo para atacar o problema da abla\u00e7\u00e3o de meteoros. Primeiro, ele usa a din\u00e2mica molecular, que olha para \u00e1tomos individuais conforme as mol\u00e9culas de ar se chocam contra as pequenas part\u00edculas na resolu\u00e7\u00e3o de picossegundos.\r\n<\/p>

\r\nEm seguida, ele usa um simulador diferente para observar o que acontece quando essas mol\u00e9culas voam para longe e, em seguida, as mol\u00e9culas independentes se chocam com as mol\u00e9culas de ar e se tornam um plasma com radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica. Finalmente, ele pega aquele plasma e lan\u00e7a um radar virtual nele, ouvindo os ecos ali.\r\n<\/p>

\r\nAt\u00e9 agora, ele n\u00e3o conseguiu combinar essas tr\u00eas simula\u00e7\u00f5es em uma. \u00c9 o que ele descreve como um ‘problema r\u00edgido’, com muitas escalas de tempo para a tecnologia de hoje lidar com uma simula\u00e7\u00e3o autoconsistente.\r\n<\/p>

\r\nOppenheim disse que planeja se candidatar a tempo de supercomputador no supercomputador Frontera da TACC, financiado pela NSF, o supercomputador acad\u00eamico mais r\u00e1pido do planeta. “Stampede2 \u00e9 bom para muitos testes menores, mas se voc\u00ea tem algo realmente grande, Frontera foi feito para isso”, disse ele.\r\n<\/p>

\r\nDisse Oppenheim: “Os supercomputadores d\u00e3o aos cientistas o poder de investigar em detalhes os processos f\u00edsicos reais, n\u00e3o modelos de brinquedos simplificados. Em \u00faltima an\u00e1lise, eles s\u00e3o uma ferramenta para testar ideias numericamente e chegar a um melhor entendimento da natureza da f\u00edsica dos meteoros e de tudo no universo . “<\/p>

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Publicado em 22\/10\/2021 21h21<\/em><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Artigo original: <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n