Quando misteriosas faixas verdes brilhantes iluminaram o céu finlandês em 2018, isso não passou despercebido por ávidos caçadores de auroras. O padrão de luz não era familiar e estranhamente perfeito, alcançando o horizonte como um conjunto de dunas celestiais.
Com certeza, o show de luzes dublado pelos cientistas cidadãos como "as dunas" acabou sendo um novo tipo de aurora. Essa aurora é formada pela dança dramática das ondas de gravidade e átomos de oxigênio, de acordo com novas descobertas publicadas hoje (29 de janeiro) na revista AGU Advances.
O caminho para a descoberta começou anos atrás, quando um grupo de entusiastas da aurora enviou um e-mail para Minna Palmroth, professora de física do espaço computacional da Universidade de Helsinque, pedindo-lhe para ingressar no grupo do Facebook. O objetivo? Peça a Palmroth que explique a física por trás das auroras que estavam fotografando.
Palmroth ficou feliz em fazê-lo. Depois de um tempo, ela percebeu que suas respostas estavam se tornando repetitivas - e publicou um guia de aurora. Mas em outubro de 2018, os caçadores de auroras voltaram para ela com imagens de uma aurora intrigante.
"Então eu percebi que, oh não ... eu nunca vi isso antes", disse Palmroth à Live Science. À primeira vista, essas faixas pareciam ser o resultado de ondas de gravidade ou distúrbios de densidade na atmosfera superior. A atmosfera superior é marcada por muitas ondas de gravidade diferentes que correm em direções diferentes e são de diferentes frequências e tamanhos. Mas essa explicação não parecia possível, porque as ondas estavam tão uniformemente espalhadas.
Então Palmroth e sua equipe organizaram uma campanha para a noite de 7 de outubro, reunindo cientistas e cidadãos de toda a Finlândia para fotografar as dunas. Ao analisar essas fotografias, a equipe começou a entender a física por trás do fenômeno.
Esta não é a primeira vez que os caçadores de auroras identificam um novo fenômeno celeste; cientistas cidadãos também descobriram o brilho do céu carinhosamente apelidado de STEVE em 2018.
"As colaborações com cientistas cidadãos estão se tornando cada vez mais importantes porque podem se tornar 'sensores móveis' que perseguem auroras interessantes com facilidade e capturam novos recursos que os cientistas não haviam percebido antes", disse Toshi Nishimura, professor associado de pesquisa de engenharia elétrica e de computação em Boston Centro de Física Espacial da Universidade, que não fazia parte do estudo.
Ondas de gravidade invisíveis
Auroras resultam quando o sol lança partículas carregadas em direção ao nosso planeta. Essas partículas viajam ao longo das linhas do campo magnético nos pólos do nosso planeta e atingem os átomos e moléculas da nossa atmosfera, fazendo com que essas moléculas emitam luz. Esses espetaculares espetáculos de luzes podem ter diversas formas e cores; o oxigênio brilha em verde e vermelho, enquanto o nitrogênio brilha em azul e roxo, de acordo com a NASA. Os astrônomos também usam a forma das auroras para aprender o que está acontecendo na atmosfera superior onde elas se formam.
Enquanto a maioria das auroras se estende verticalmente, as dunas se estendem em direção ao equador horizontalmente em ondas ondulantes. Ninguém havia observado uma estrutura semelhante a uma onda em uma aurora antes, disse Palmroth.
Os cientistas teorizam que as dunas estão iluminando um tipo de rara onda de gravidade atmosférica chamada de furos mesosféricos. Esses orifícios mesosféricos ocorrem quando uma onda de gravidade que se eleva na atmosfera se torna torta e imprensada entre duas camadas relativamente mais frias da atmosfera - a camada de inversão, 80 quilômetros de altura, e a mesopausa, 100 km de altura .
Nesse canal, as ondas se propagam horizontalmente e por longas distâncias sem diminuir, criando dobras alternadas que são enriquecidas com oxigênio ou esgotadas. Quando os elétrons do sol entram, as dobras com níveis mais altos de oxigênio acendem mais do que os lugares que não têm oxigênio, criando as faixas características.
"Esta é uma observação muito interessante", disse Steven Miller, vice-diretor do Instituto Cooperativo de Pesquisa em Atmosfera da Universidade Estadual do Colorado, que não participou do estudo. "Minha primeira reação ao ver as fotos foi que essas poderiam ser ondas de gravidade atmosférica que estão sendo 'destacadas' pela atividade auroral - parece que essa também é a hipótese dos autores."
Os furos mesosféricos podem explicar os padrões vistos nas dunas, mas "suponho que 'dunas' sejam de fato um subconjunto de uma região muito mais difundida de ondas de gravidade atmosférica que são destacadas pela aurora", disse Miller à Live Science.
Usando estrelas nas fotos como pontos de referência, a equipe conseguiu calcular a altitude das dunas com cerca de 100 km de altura, o que é típico das auroras. Mas essa região da atmosfera pouco estudada é alta demais para ser medida com radares e balões e baixa demais para enviar naves espaciais sem queimar. Por isso, às vezes é chamada de "ignorosfera", disse Palmroth.
"É a primeira vez que essas ondas gravitacionais são observadas", disse Palmroth. "Em geral, os furos são um fenômeno bastante raro". Mas observar as dunas pode revelar mais sobre os furos, disse Palmroth.
Por exemplo, os cientistas descobriram que as dunas ocorrem ao mesmo tempo e na mesma região em que a energia eletromagnética do espaço é transferida para a atmosfera superior, que Palmroth suspeita estar ligada à criação dos orifícios mesosféricos da camada de inversão. "Queremos ver se isso é realmente verdade", disse ela.
