Goddard / NASA
Esta
animação ilustra como as partículas se movem através das cinturas de
radiação da Terra. A esfera no meio mostra uma nuvem de material mais
frio chamada plasmasfera. Novas investigações mostram que a plasmasfera
ajuda a manter os electrões altamente energéticos e rápidos, das
cinturas de radiação, longe da Terra
Cientistas descobriram que as chamadas Cinturas de Van Allen,
duas zonas de radiação fervilhante que rodeiam a Terra, contêm uma
barreira quase impenetrável que impede os electrões mais rápidos e
energéticos de chegar à Terra.
As Cinturas de radiação de Van Allen são uma colecção de partículas
carregadas, reunidas pelo campo magnético da Terra. Podem aumentar e
diminuir em resposta à energia recebida do Sol, por vezes inchando o
suficiente para expor os satélites em órbita baixa da Terra a radiação
prejudicial.
A descoberta do colector, que actua como uma barreira dentro das cinturas, foi feita pelas sondas Van Allen da NASA, lançadas em Agosto de 2012 para estudar a região. Um artigo sobre estes resultados foi publicado na edição online de dia 27 de Novembro da revista Nature.
“Esta barreira para electrões ultra-rápidos é uma característica marcante das cinturas,” afirma Dan Baker,
cientista espacial da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, e autor
principal do estudo. “Fomos capazes de a estudar pela primeira vez,
porque nunca tivemos medições tão precisas desses electrões altamente
energéticos até agora.”
A compreensão do que dá às cinturas de radiação a sua forma e do que
pode afectar o modo como incham ou encolhem ajuda os cientistas a prever
o aparecimento dessas alterações. Tais previsões podem ajudar os
cientistas a proteger os satélites na área da radiação.
As Cinturas de Van Allen foram a primeira descoberta da era espacial, medidas com o lançamento do primeiro satélite americano, o Explorer 1, em 1958.
Nas décadas seguintes, os cientistas descobriram que o tamanho das
cinturas pode mudar – podem até fundir-se ou mesmo separar-se
ocasionalmente em três cinturas. Mas geralmente a cintura interna
estende-se entre os 650 e os 9650 km acima da superfície da Terra e a
cintura exterior entre os 13.500 e os 58.000km acima da superfície da
Terra.
Uma zona de espaço quase vazio normalmente separa as cinturas. Mas, o que as mantém separadas? Porque é que existe uma região entre as cinturas, sem electrões?
É aqui que entra a barreira recém-descoberta. Os dados das sondas Van
Allen mostram que a borda interna da cintura exterior é, de facto,
altamente pronunciada. Para os electrões mais rápidos e energéticos,
esta orla é uma fronteira que, em circunstâncias normais, os electrões
simplesmente não conseguem penetrar.
“Quando estudamos os electrões altamente energéticos, só chegam até uma certa distância da Terra,” afirma Shri Kanekal,
cientista-adjunto da missão das sondas Van Allen no Centro de Voo
Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Marylan, e
co-autor do artigo publicado na Nature. “Isto é completamente novo. Nós
certamente não esperávamos tal coisa.”
A equipa analisou as possíveis causas e determinou que as
transmissões geradas por humanos não eram a causa da barreira.
Analisaram também as causas físicas: será que a própria forma do campo
magnético da Terra cria esta fronteira? Os cientistas estudaram essa
hipótese, mas eliminaram a possibilidade.
E no que toca à presença de outras partículas espaciais? Parece ser esta a causa mais provável.
Plasmasfera
As cinturas de radiação não são as únicas estruturas de partículas ao
redor da Terra. Uma nuvem gigante de partículas carregadas e
relativamente frias, chamada plasmasfera, preenche a
região mais exterior da atmosfera da Terra, começando a partir dos 960km
e estendendo-se parcialmente até à cintura exterior de Van Allen. As
partículas no limite exterior da plasmasfera fazem com que as partículas
na cintura exterior de radiação se dispersem, removendo-as da cintura.
Goddard / NASA
Uma
nuvem de gás frio e carregado em redor da Terra, chamada plasmasfera e
vista aqui em roxo, interage com as partículas nas cinturas de radiação
da Terra – em cinzento – para criar uma barreira impenetrável que impede
com que os electrões mais rápidos se movam para mais perto do nosso
planeta
Este efeito de dispersão é bastante fraco e pode não ser suficiente
para manter os electrões na orla no lugar, à excepção de um capricho de
geometria: os electrões da cintura de radiação movem-se incrivelmente
rápido, mas não em direcção à Terra. Em vez disso, movem-se em círculos gigantes em torno da Terra.
Os dados das sondas Van Allen mostram que na direcção da Terra, os
electrões mais energéticos têm muito pouco movimento, se é que o têm –
apenas uma deriva lenta e subtil que ocorre ao longo de meses. Este é um
movimento tão lento e fraco que pode ser repelido pela dispersão provocada pela plasmasfera.
Isto também ajuda a explicar por que – sob condições extremas, quando
um vento solar especialmente forte ou uma erupção solar gigante, como
uma ejecção de massa coronal, envia nuvens de material para o espaço
próximo da Terra – os electrões da cintura exterior podem ser empurrados
para a região normalmente vazia entre as cinturas.
“A dispersão devida à plasmapausa é forte o suficiente para criar uma
parede na borda interna da cintura exterior de Van Allen”, afirma
Baker. “Mas um evento solar forte faz com que a fronteira da plasmasfera
se mova para dentro.”
Uma entrada maciça de matéria do Sol pode corroer a plasmasfera
exterior, movendo os seus limites para dentro e permitindo com que os
electrões das cinturas de radiação também se movam mais para perto da
Terra.
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