Milhares de quilômetros acima da Terra, as regras do clima espacial. É um lugar aparentemente vazio e solitário - onde um mistério chamado "plasma frio" foi encontrado em abundância e pode muito bem ter implicações em nossa conexão com o Sol. Embora tenha permanecido praticamente oculto, os pesquisadores suecos criaram um novo método para medir esses íons frios e carregados. Com evidências de mais do que se pensava, essas novas descobertas podem muito bem nos dar pistas sobre o que está acontecendo em torno de outros planetas e seus satélites naturais.
"Quanto mais você procura por íons de baixa energia, mais encontra", disse Mats Andre, professor de física espacial no Instituto Sueco de Física Espacial em Uppsala, Suécia, e líder da equipe de pesquisa cujas descobertas foram aceitas para publicação na Geophysical Research Letters, uma revista da American Geophysical Union. "Não sabíamos quanto havia por aí. É mais do que eu pensava. "
De onde esse enigma se origina? Os íons de baixa energia começam na porção superior da nossa atmosfera chamada ionosfera. Aqui a energia solar pode retirar elétrons das moléculas, deixando átomos como oxigênio e hidrogênio com uma carga positiva. No entanto, encontrar fisicamente esses íons tem sido problemático. Embora os pesquisadores soubessem que existiam em altitudes de cerca de 100 quilômetros, Andre e seu colega Chris Cully aumentaram seus sites - entre 20.000 e 100.000 km (12.400 a 60.000 milhas). No limite, a quantidade de íons frios varia entre 50 a 70% ... perfazendo a maior parte da massa de espaço.
No entanto, esse não é o único local em que foi encontrado plasma frio. De acordo com os dados e cálculos dos satélites de pesquisa, certas zonas de alta altitude abrigam íons de baixa energia continuamente. Por mais buscado que possa parecer, a equipe também os detectou em altitudes de 100.000 km! Segundo Andre, descobrir tantos íons relativamente frios nessas regiões é surpreendente, porque há muita energia atingindo as altas altitudes da Terra em relação ao vento solar - um plasma quente cerca de 1.000 vezes mais quente do que Andre considera frio. Quão frio? “Os íons de baixa energia têm uma energia que corresponderia a cerca de 500.000 graus Celsius (cerca de um milhão de graus Fahrenheit) nas densidades típicas de gás encontradas na Terra. Mas como a densidade dos íons no espaço é muito baixa, satélites e naves espaciais podem orbitar sem explodir em chamas. ”
Identificar esses íons de baixa energia e medir a quantidade de material que está deixando nossa atmosfera tem sido uma tarefa ilusória. A oficina de Andre é um satélite e uma das quatro naves espaciais da Agência Espacial Européia CLUSTER. Abriga um detector criado a partir de um fio fino que mede o campo eletrônico entre eles durante a rotação do satélite. No entanto, quando os dados foram coletados, os pesquisadores descobriram um par de mistérios - campos elétricos fortes em áreas inesperadas do espaço e campos elétricos que não flutuavam uniformemente.
"Para um cientista, parecia muito feio", disse Andre. “Tentamos descobrir o que havia de errado com o instrumento. Então percebemos que não havia nada errado com o instrumento ". O que eles encontraram abriu os olhos. O plasma frio estava mudando a disposição dos campos elétricos ao redor do satélite. Isso os fez perceber que poderiam utilizar suas medidas de campo para validar a presença de plasma frio. "É uma maneira inteligente de transformar as limitações de um detector baseado em naves espaciais em ativos", disse Thomas Moore, cientista sênior do projeto da missão Magnetospheric Multiscale da NASA no Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland. Ele não estava envolvido na nova pesquisa.
Com essas novas técnicas, a ciência pode medir e mapear o envelope de plasma frio da Terra - e aprender mais sobre como o plasma quente e o frio mudam durante condições climáticas extremas. Esta pesquisa aponta para uma melhor compreensão de outras atmosferas além da nossa. Atualmente, as novas medições mostram que cerca de um quilo de plasma frio escapa da atmosfera da Terra a cada segundo. Tendo uma figura sólida como base para a taxa de perda, os cientistas podem ser capazes de modelar o que aconteceu na atmosfera de Marte - ou explicar o atmosfera em torno de outros planetas e luas. Também pode ajudar na previsão do tempo espacial mais precisa - mesmo que não influencie diretamente o próprio ambiente. É um participante importante, mesmo que não cause o próprio dano. "Você pode querer saber onde está a área de baixa pressão, para prever uma tempestade", observou Andre.
A modernização da previsão do tempo espacial para onde é semelhante à previsão do tempo comum "não era nem remotamente possível se você estiver perdendo a maior parte do seu plasma", disse Moore, da NASA. Agora, com uma maneira de medir plasma frio, o objetivo de previsões de alta qualidade está um passo mais perto. "São coisas que não conseguimos ver e não conseguimos detectar e, de repente, conseguimos medir", disse Moore sobre os íons de baixa energia. "Agora você pode realmente estudá-lo e ver se concorda com as teorias."
Fonte da história original: American Geophysical Union News Release. Para leitura adicional: Íons de baixa energia: Uma população de partículas do sistema solar anteriormente oculta.
