Ilustração artística da sonda Cluster da ESA flutuando acima da Terra. Crédito da imagem: ESA Clique para ampliar
A missão Cluster da ESA revelou um novo mecanismo de criação de 'elétrons assassinos' - elétrons altamente energéticos responsáveis por danificar os satélites e representar um sério risco para os astronautas.
Nos últimos cinco anos, uma série de descobertas da missão Cluster para várias espaçonaves aprimorou significativamente nosso conhecimento de como, onde e sob quais condições esses elétrons assassinos são criados na magnetosfera da Terra.
As primeiras medições de satélite na década de 1950 revelaram a existência de dois anéis permanentes de partículas energéticas ao redor da Terra.
Geralmente chamados de 'cinturões de radiação Van Allen', eles são preenchidos com partículas presas pelo campo magnético da Terra. Observações mostraram que a faixa interna contém uma população bastante estável de prótons, enquanto a faixa externa é composta principalmente de elétrons em uma quantidade mais variável.
Alguns dos elétrons da faixa externa podem ser acelerados para energias muito altas, e são esses 'elétrons assassinos' que podem penetrar em blindagens espessas e danificar os eletrônicos satélites sensíveis. Esse ambiente intenso de radiação também é uma ameaça para os astronautas.
Há muito tempo, os cientistas tentam explicar por que o número de partículas carregadas no interior dos cintos varia tanto. Nosso grande avanço ocorreu quando duas raras tempestades espaciais ocorreram quase consecutivas em outubro e novembro de 2003.
Durante as tempestades, parte do cinturão de radiação de Van Allen foi drenado de elétrons e reformado muito mais perto da Terra, em uma região geralmente considerada relativamente segura para os satélites.
Quando os cinturões de radiação se reformaram, eles não aumentaram de acordo com uma teoria de aceleração de partículas, chamada "difusão radial". A teoria da difusão radial trata as linhas do campo magnético da Terra como faixas elásticas.
Se as bandas são arrancadas, elas oscilam. Se eles balançarem na mesma velocidade que as partículas que flutuam ao redor da Terra, as partículas poderão ser conduzidas através do campo magnético e aceleradas. Este processo é impulsionado pela atividade solar.
Em vez disso, uma equipe de cientistas europeus e americanos liderada pelo Dr. Richard Horne, da British Antarctic Survey, Oxford, Reino Unido, usou dados de Cluster e receptores terrestres na Antártica para mostrar que ondas de frequência muito baixa podem causar a aceleração de partículas e intensificar os cintos.
Essas ondas, denominadas 'coro', são emissões eletromagnéticas naturais na faixa de frequência de áudio. Eles consistem em elementos discretos de curta duração (menos de um segundo) que soam como o coro de pássaros cantando ao nascer do sol. Essas ondas estão entre as mais intensas na magnetosfera externa.
O número de 'elétrons assassinos' pode aumentar em um fator de mil no pico de uma tempestade magnética e nos dias seguintes. A intensa atividade solar também pode empurrar o cinturão externo para muito mais perto da Terra, sujeitando os satélites de baixa altitude a um ambiente muito mais severo do que eles foram projetados.
A teoria da difusão radial ainda é válida em algumas condições geofísicas. Antes dessa descoberta, alguns cientistas pensavam que as emissões de coro não eram suficientemente eficientes para explicar a reforma do cinturão de radiação externa. O que Cluster revelou é que, em certas condições geofísicas altamente perturbadas, as emissões de coro são suficientes.
Graças ao recurso exclusivo de medições multiponto do Cluster, as dimensões características dessas regiões de origem de coro foram estimadas pela primeira vez.
Verificou-se que as dimensões típicas são algumas centenas de quilômetros na direção perpendicular ao campo magnético da Terra e alguns milhares de quilômetros na direção paralela a isso.
No entanto, as dimensões encontradas até agora são baseadas em estudos de caso. “Sob condições magnetosféricas perturbadas, as regiões de origem do coro formam objetos longos e estreitos como espaguetes. A questão agora é se essas escalas perpendiculares muito baixas são uma propriedade geral do mecanismo do coro ou apenas um caso especial das observações analisadas ”, disse Ondrej Santolik, da Universidade Charles, Praga, República Tcheca, e principal autor desse resultado.
Devido à nossa crescente dependência de tecnologias e comunicações espaciais, o entendimento de como, sob quais condições e onde esses elétrons assassinos são criados, especialmente durante os períodos de tempestade magnética, é de grande importância.
Fonte original: ESA Portal
