Os cientistas sabem há algum tempo que a atmosfera da Terra perde várias centenas de toneladas de oxigênio por dia. Eles entendem como essa perda de oxigênio acontece no lado noturno da Terra, mas não sabem ao certo como acontece no lado do dia. Eles sabem uma coisa; eles acontecem durante auroras.
De acordo com um comunicado de imprensa do Observatório da Terra da NASA, não há dois eventos de saída de oxigênio exatamente iguais, o que torna compreensível um desafio. Eles chamam os eventos de 'fontes de gás' que escapam da Terra durante a atividade auroral, e o Observatório da Terra tem uma missão dedicada a entendê-los.
A missão faz parte do programa Observatório da Terra da NASA, chamado VISIONS-2 (Visualização do fluxo de íons via detecção de átomo neutro-2), e requer certas condições. Está situado em Ny Alesund, Svalbard, Noruega por um bom motivo. É o assentamento civil mais ao norte do ano, no mundo. Possui um porto sem gelo o ano todo e uma moderna instalação de lançamento de foguetes. Também não há sol na noite de inverno para interferir no estudo das auroras.
Mas há algo mais que faz deste o cenário perfeito para a missão VISIONS-2. Todas as manhãs, Ny Alesund passa sob um ponto fraco na bolha magnética da Terra. O ponto fraco é como um funil que canaliza o vento solar feroz para a nossa atmosfera superior. Isso causa exibições aurorais e ferve os gases de nossa atmosfera no vácuo do espaço em uma fonte auroral.
Recentemente, pesquisadores do VISIONS-2 lançaram dois foguetes-sonda para investigar a perda de oxigênio durante as auroras. Foguetes que soam são pequenos foguetes direcionados que podem ser lançados rapidamente. Nesse caso, os dois foguetes foram carregados com câmeras e outros instrumentos e preparados para o lançamento.
A equipe de lançamento tem que ser muito paciente. Mas é claro, eles têm a tecnologia do seu lado. Eles não precisam esperar até ver a aurora; eles notaram uma aurora graças ao satélite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory).
DSCOVR é o observatório de vento solar da NOAA. Ela fica no ponto de LaGrange entre a Terra e o Sol e informa à equipe do VISIONS-2 quando o vento solar é poderoso o suficiente e orientou o caminho certo para causar auroras. Na melhor das hipóteses, a equipe recebe cerca de uma hora de aviso.
Mesmo com aviso avançado, a equipe é cautelosa. Se o vento solar estiver muito fraco, eles terão desperdiçado o lançamento. Se as condições do vento terrestre na atmosfera da Terra forem muito fortes, isso também é um problema. Como os foguetes não são guiados, eles precisam ser orientados antes do lançamento para dar conta dos ventos. Felizmente, a equipe tem outra ferramenta à sua disposição: balões meteorológicos lançados a cada 30 minutos, conforme necessário, para testar o vento.
"Tivemos uma experiência incrível construindo essas cargas úteis muito complexas e capazes ..." - Doug Rowland, investigador principal, Goddard Space Flight Center da NASA.
Os foguetes foram encenados em Ny-Ålesund, Svalbard (Noruega), e os pesquisadores esperaram por uma aurora antes de lançar o par. Em 7 de dezembro de 2018, os pesquisadores lançaram os dois foguetes durante uma aurora. A foto abaixo mostra uma longa exposição dos foguetes, que capturam os dois lançamentos, apesar de ocorrerem alguns minutos separados.
A missão usou um par de foguetes para que eles pudessem usar uma mistura de instrumentos diferentes em cada um. Alguns instrumentos exigiam uma plataforma giratória e outros não. Um par de foguetes lançados com alguns minutos entre eles também permitiu que instrumentos semelhantes fizessem leituras ao longo do tempo. A imagem acima mostra as ignições e queimaduras do primeiro estágio dos dois foguetes, quando eles foram enviados em sua missão de estudar a perda de oxigênio na atmosfera da Terra.
"Tivemos uma experiência incrível construindo essas cargas úteis muito complexas e capazes, integrando e testando-as no Wallops e depois trazendo-as para o campo", disse Doug Rowland, investigador principal da missão e físico espacial do Goddard Space Flight Center da NASA. “O lançamento foi um momento muito emocional, ainda mais quando vimos que todos os instrumentos tiveram um bom desempenho e as condições científicas estavam boas.”
Após o lançamento, há dez minutos para o foguete fazer seu trabalho na fonte atmosférica. As câmeras de geração de átomos neutros constroem uma imagem da fonte por dentro e por fora. A câmera aurora documenta a própria aurora, sua temperatura, intensidade e altura. Se tudo correr bem, a equipe de pesquisa é recompensada com um "muro de ciência".
O lançamento em 7 de dezembro parece ter sido bem-sucedido. Uma análise inicial dos dados mostra que os instrumentos funcionaram corretamente e retornaram os dados pretendidos. "Acredito que vimos a 'fonte atmosférica'", disse Rowland. Os dados ainda precisam ser analisados e redimensionados, "mas podemos ter evidências disso de várias perspectivas".
A Terra, obviamente, é um planeta dinâmico, vivo e ativo. Há muita coisa acontecendo aqui. O projeto VISIONS-2 foi desenvolvido não apenas para nos ajudar a entender melhor nosso próprio planeta, mas também para outros planetas. Quais planetas são habitáveis? Por que alguns são tão desolados? Como um planeta como Marte, que já teve uma atmosfera, a perdeu?
A atmosfera da Terra não desaparecerá tão cedo. Não até o sol se tornar gigante vermelho em cerca de 5 bilhões de anos, pelo menos. Nesse momento distante, o Sol em expansão ferverá nossa atmosfera como nada. Então terminamos.
A quantidade de oxigênio (e hidrogênio) perdida da atmosfera da Terra durante essas auroras é minúscula. Várias centenas de toneladas por dia podem parecer muito, mas não é. De qualquer forma, a fotossíntese ajuda a restaurar o oxigênio. Ainda é uma peça importante do quebra-cabeça para entender como as coisas funcionam e quais são os detalhes na relação entre a Terra e sua estrela.
- Press Release: Em direção ao mapeamento da fuga da atmosfera da Terra
- Observações da Terra no Campo: Emboscando a Aurora
- DSCOVR: Observatório Climático do Espaço Profundo
- Universidade de Cornell Ask and Astronomer: Quantos meteoritos atingem a Terra a cada ano?
