Descoberto campo elétrico fundamental do planeta Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/08/2024

Ilustração do campo elétrico ambipolar da Terra - um campo elétrico ambipolar é aquele que transporta tanto cargas negativas quanto cargas positivas.
[Imagem: The Endurance Team/NASA]

Campo ambipolar da Terra

Uma equipe internacional de cientistas conseguiu finalmente detectar um campo elétrico em torno da Terra que é considerado tão fundamental para nosso planeta quanto sua gravidade e seus campos magnéticos.

É um campo eletrostático, conhecido como campo de polarização, ou campo elétrico ambipolar - um campo ambipolar é aquele que afeta tanto as cargas negativas (elétrons) quanto cargas positivas (íons).

Sua existência foi prevista teoricamente há mais de 60 anos. E a teoria dizia também que esse campo magnético influencia como a atmosfera do nosso planeta pode escapar acima dos polos Norte e Sul, moldando nossa ionosfera - uma camada da atmosfera superior - por meio de um fluxo de partículas batizado de "vento polar".

Desde o final daquela década, diversos satélites e sondas espaciais voando sobre os polos da Terra de fato detectaram um fluxo de partículas fluindo da nossa atmosfera para o espaço. Um certo fluxo de saída da nossa atmosfera era esperada, já que a luz solar pode impulsionar algumas partículas do ar atmosférico a ponto de fazê-las escapar para o espaço, como vapor de água saindo pelo bico de uma chaleira.

Mas o vento polar observado era mais misterioso: Muitas partículas dentro dele eram frias, sem sinais de que tinham sido aquecidas, mas ainda assim viajavam em velocidades supersônicas. Enquanto isso, os cálculos indicam que aquele campo elétrico hipotético, gerado na escala subatômica, deveria ser incrivelmente fraco, com seus efeitos sentidos apenas na faixa de algumas centenas de quilômetros.

Contudo, detectá-lo estava além dos limites da tecnologia existente. Pelo menos até que o professor Glyn Collinson, do Centro de Voos Espaciais Goddard, da Nasa, idealizasse a missão Endurance, que poderia ser levada a efeito usando apenas um foguete de sondagem, fazendo um voo suborbital.

A missão foi ao espaço, lançada do Círculo Polar Ártico, e agora os cientistas divulgaram os resultados.

Lançamento do foguete de sondagem Endurance de uma localidade próxima ao Polo Norte.
[Imagem: Andøya Space/Leif Jonny Eilertsen]

Como meio volt molda atmosfera do planeta

O lançamento a poucas centenas de quilômetros do Polo Norte se justifica porque era necessário levar os instrumentos científicos até bem no meio do que se acreditava ser o fluxo do campo elétrico ambipolar.

E ele estava lá, conforme previsto, atingindo um potencial de 0,55 volt.

"Meio volt é quase nada - é quase tão forte quanto uma bateria de relógio. Mas é a quantidade certa para explicar o vento polar," disse Collinson.

Esse mero 0,55 volt consegue aplicar uma força aos íons de hidrogênio, que são o tipo de partícula mais abundante no vento polar, que é 10,6 vezes mais forte do que a força da gravidade.

Isto significa que o vento polar pode lançar esses átomos da atmosfera rumo ao espaço em alta velocidade. "Isso é mais do que suficiente para se contrapor à gravidade - na verdade, é o suficiente para lançá-los para o espaço em velocidades supersônicas," disse Alex Glocer, membro da equipe.

Partículas mais pesadas também recebem um impulso. Íons de oxigênio na mesma altitude, imersos nesse campo elétrico de meio volt, pesam apenas metade do que pesam fora dele.

É de se esperar que outros planetas com atmosfera também tenham esse campo elétrico fundamental.
[Imagem: The Endurance Team/NASA]

Outros planetas

No cômputo geral, os dados indicam que o campo ambipolar aumenta o que é conhecido como "altura de escala" da ionosfera em 271%, o que significa que a ionosfera permanece mais densa em alturas maiores do que seria se esse campo não existisse. "É como uma correia transportadora, elevando a atmosfera para o espaço," ilustrou Collinson.

A descoberta abre muitos novos caminhos para exploração. O campo ambipolar, como um campo de energia fundamental do nosso planeta, juntamente com a gravidade e o magnetismo, pode ter moldado continuamente a evolução da nossa atmosfera de maneiras que agora podemos começar a explorar.

Como esse campo elétrico é criado pela dinâmica interna de uma atmosfera, é de se esperar que campos elétricos semelhantes existam em outros planetas, incluindo Vênus e Marte.

"Qualquer planeta com uma atmosfera deve ter um campo ambipolar," arrisca Collinson. "Agora que finalmente o medimos, podemos começar a aprender como ele moldou nosso planeta, assim como outros, ao longo do tempo."

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