Campos elétricos na alta atmosfera da Terra são medidos pela primeira vez

Pela primeira vez, foi possível medir diretamente o dínamo externo da Terra, formado por ventos que percorrem a alta atmosfera do nosso planeta e pelo plasma na ionosfera. Essas interações complexas influenciam o clima espacial e podem interferir nos sinais de satélites em órbita. O feito foi realizado por cientistas da NASA.

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Para obter dados sobre esse dínamo, os pesquisadores lançaram a missão ICON em 2019. O satélite orbitou a Terra durante os primeiros anos do mínimo solar, a fase de menor atividade no ciclo de 11 anos do Sol. Esse detalhe é importante, pois mesmo sem muita atividade solar houve muita mudança detectada na ionosfera. Ou seja, o Sol pode ser descartado como a principal influência nessa variabilidade.

Já havia muito tempo que os cientistas teorizaram a respeito do dínamo na fronteira do planeta com o espaço, mas agora os detalhes podem ajudar a prever melhor o clima espacial. “Encontramos metade do que faz a ionosfera se comportar como se comporta, bem ali nos dados”, disse Thomas Immel, da Universidade da Califórnia, Berkeley, principal autor do estudo.

Um gerador do campo magnético orbital

A ionosfera é a região que interage tanto com as partículas carregadas dos ventos solares, quanto com o clima das camadas inferiores do nosso planeta. Como um sanduíche, ela é “espremida” entre a Terra e o espaço. Mas quanta influência ela recebe de cada lado? Essa é uma das perguntas que a missão ICON buscou responder.

De acordo com os dados da sonda, que muitas das mudanças na ionosfera se originaram na baixa atmosfera. O plasma que preenche a ionosfera atua como um condutor de eletricidade em um gerador elétrico. Com esses movimentos, um campo eletromagnético é gerado. Também entram na equação os ventos fortes na termosfera, uma camada da alta atmosfera.

Esses ventos empurram o plasma da ionosfera através de linhas de campo magnético que formam um arco ao redor da Terra. As partículas pesadas com carga positiva acabam sendo mais arrastadas do que elétrons pequenos com carga negativa. “Você consegue pontos positivos se movendo de forma diferente dos pontos negativos”, disse o coautor do estudo Brian Harding, físico da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Isso é uma corrente elétrica”.

Uma vez que a ionosfera é livre para se mover livremente — ao contrário de outros condutores de um gerador, como fios de cobre, por exemplo —, esse dínamo pode ser um tanto imprevisível. Dependendo de como o vento sopra, ele pode disparar para o espaço ou cair em direção à Terra, mas o próprio vento também é dinâmico e difícil de prever.

Quanto mais longe da superfície, mais fina é a atmosfera e, portanto, menos turbulência ocorre para interromper esses movimentos. Isso significa que os ventos podem crescer muito mais quando atingem a alta atmosfera, e é lá onde os ventos afetam a ionosfera. “Mudanças nos ventos lá em cima são controladas principalmente pelo que acontece abaixo”, disse Harding.

Felizmente, as medições do ICON ajudam a entender esses padrões. De acordo com a equipe da missão, “metade do movimento do plasma pode ser atribuído aos ventos que observamos ali na mesma linha de campo magnético”.

O estudo foi publicado na Nature Geoscience.

Fonte: Nature Geoscience; Via: NASA