Novo estudo prova origem misteriosa da aurora boreal
08/06/2021 13:51 em Tecnologia

Cientistas conseguiram simular show de luzes que acontece nas maiores latitudes da Terra

A aurora boreal pode ser descrita como o maior show de luzes da Terra. Esse fenômeno que é exclusivo das latitudes mais altas manteve os cientistas maravilhados por séculos. 

O mistério envolvendo as causas dela era especulado, mas nunca havia sido provado —até agora.

O grande mistério da aurora finalmente é resolvido

Um grupo de físicos da Universidade do Estado de Iowa, nos Estados Unidos, finalmente provaram que "as auroras mais brilhantes são produzidas por poderosas ondas eletromagnéticas durante tempestades geomagnéticas", segundo um estudo divulgado recentemente. 

A pesquisa mostra que esses fenômenos, também chamados de ondas de Alfvén, aceleram os elétrons em direção da Terra, fazendo com que as partículas produzam o show de luzes que chamamos de aurora boreal. 

"Medidas revelaram que essa pequena população de elétrons passa por uma 'aceleração ressonante' pelo campo elétrico das ondas de Alfvén, parecido com um surfista pegando uma onda e sendo continuamente acelerado, conforme ele se move junto da onda", explicou Greg Howes, professor associado do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Iowa e co-autor do estudo. 

Essa ideia de elétrons "surfando" no campo elétrico é uma teoria que foi proposta pela primeira vez em 1946 por um físico russo, Lev Landau, e foi chamada de amortecimento de Landau. A teoria dele foi provada agora. 

Recriando a aurora boreal

Os cientistas entendem há décadas como, provavelmente, as auroras são criadas, mas agora eles puderam a simular pela primeira vez, no Large Plasma Device (LPD, grande aparelho de plasma, em tradução livre) no laboratório da Instalação de Ciência Básica de Plasma da UCLA. 

Os cientistas usaram uma câmara de 20 metros de comprimento para recriar o campo magnético da Terra usando as bobinas de campo magnéticas poderosas do LPD da UCLA. Dentro da câmara, os cientistas geraram um plasma similar ao que existe no espaço próximo da Terra. 

"Usando uma antena desenhada especialmente para isso, lançamos ondas de Alfvén para baixo da máquina, muito parecido com balançar uma mangueira para cima e para baixo rapidamente, e observar a água viajar ao longo da mangueira", disse Howes. Ao visualizarem os elétrons "surfando" na onda, eles usaram outro instrumento especializado para medir como essas partículas estavam ganhando energia a partir da onda.

Apesar do experimento não recriar o brilho colorido que vemos no céu, "as medidas do laboratório claramente concordam com as previsões feitas por simulações no computador e cálculos matemáticos, provando que elétrons surfando nas ondas de Alfvén podem acelerar os elétrons [até velocidades de 45 milhões de milhas por hora], causando as auroras", falou Howes. 

"Esses experimentos nos permitiram tomar medidas essenciais que mostram que as medidas e teorias espaciais, de fato, explicam em grande parte a maneira que a aurora é criada", disse Craig Kletzing, co-autor do estudo. 

Cientistas espaciais em todo o país ficaram animados ao ouvir a notícia. "Fiquei muito animado. É uma coisa muito rara ver um experimento em laboratório que valida uma teoria ou modelo sobre o ambiente espacial", disse Patrick Koehn, cientista da Divisão Heliofísica da Nasa. "O espaço é simplesmente grande demais para ser facilmente simulado em um laboratório". 

Koehn acredita que conseguir entender o mecanismo de aceleração dos elétrons que causam a aurora será útil para muitos estudos no futuro. 

"Isso nos ajuda a entender melhor o clima espacial. O mecanismo de aceleração dos elétrons que foi verificado nesse projeto também funciona em outros lugares do sistema solar, então ele terá muitas aplicações na física espacial. Também será útil para previsão do tempo no espaço, algo que a Nasa se interessa muito", disse Koehn em email à CNN

Um longo caminho pela frente

Agora que a teoria de criação das auroras foi provada, ainda há um longo caminho pela frente para prever a força de cada tempestade. 

"Prever a força de uma tempestade geomagnética específica, baseada em observações do Sol e medidas feitas em naves entre a Terra e o Sol, continua um desafio sem resolver", disse Howes. 

"Nós estabelecemos a ligação dos elétrons surfando nas ondas de Alfvén cerca de 10 mil milhas acima da superfície da Terra, e agora devemos aprender como prever a força dessas ondas usando observações feitas por naves", acrescentou. 

 
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