A missão GOLD da NASA encontra formas surpreendentes de C, X na atmosfera

Quem diria que a atmosfera superior da Terra era como uma sopa de letrinhas? A missão Global-scale Observations of the Limb and Disk (GOLD) da NASA revelou formações inesperadas em forma de C e X em uma camada eletrificada de gás bem acima de nossas cabeças, chamada ionosfera.

Embora estas formas alfabéticas já tenham sido observadas antes, o GOLD vê-as mais claramente do que outros instrumentos e agora está a encontrá-las onde e quando os cientistas não esperavam. Suas aparições surpresas provam que temos mais a aprender sobre a ionosfera e seus efeitos nos sinais de comunicação e navegação que passam por ela.

Interface dinâmica da Terra com o espaço

Estendendo-se por cerca de 80 a 640 quilómetros acima da cabeça, a ionosfera fica eletricamente carregada durante o dia, quando a luz solar atinge o nosso planeta e a sua energia expulsa os eletrões dos átomos e moléculas. Isto cria uma sopa de partículas carregadas, conhecida como plasma, que permite que os sinais de rádio viajem por longas distâncias.

Perto do equador magnético da Terra, as partículas carregadas são canalizadas para cima e para fora ao longo das linhas do campo magnético, criando duas faixas densas de partículas ao norte e ao sul do equador, que os cientistas chamam de cristas. À medida que a noite cai e a energia do sol diminui, bolsas de baixa densidade no plasma, chamadas bolhas, podem se formar na ionosfera. Devido à sua densidade variável, as cristas e bolhas podem interferir nos sinais de rádio e GPS.

Enquanto observações anteriores forneceram breves vislumbres de cristas e bolhas na ionosfera, o GOLD monitora essas características por longos períodos de tempo. Isso se deve à sua órbita geoestacionária, que circunda nosso planeta na mesma taxa em que a Terra gira, permitindo que o GOLD paire sobre o Hemisfério Ocidental.

Cristas inesperadas em forma de X em condições silenciosas

A ionosfera é sensível a perturbações do clima espacial e terrestre. GOLD revelou anteriormente que após uma tempestade solar ou uma grande erupção vulcânica, as cristas da ionosfera podem se fundir para formar um X. Mas agora, GOLD viu a forma de um X se formar em várias ocasiões, quando não havia tais distúrbios – o que os cientistas chamam de “tempo de silêncio”.

“Relatos anteriores de fusão ocorreram apenas durante condições de perturbação geomagnética – é uma característica inesperada durante condições de silêncio geomagnético”, disse Fazlul Laskar, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP) da Universidade do Colorado, autor principal de um artigo. sobre esta descoberta publicada no Jornal de Pesquisa Geofísica: Física Espacial.

Essas aparições inesperadas dizem aos cientistas que algo mais deve estar envolvido na formação dessas formas de X. Modelos de computador sugerem que o X pode se desenvolver quando mudanças na atmosfera inferior puxam o plasma para baixo.

“O X é estranho porque implica que existem fatores determinantes muito mais localizados”, disse Jeffrey Klenzing, cientista do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, que estuda a ionosfera. “Isso é esperado durante os eventos extremos, mas vê-lo durante o ‘tempo de silêncio’ sugere que a atividade da baixa atmosfera está impulsionando significativamente a estrutura ionosférica.”

Bolhas em forma de C apontam para forte turbulência

GOLD também encontrou surpreendentes bolhas de plasma em forma de C que apontam para outras dinâmicas intrigantes que influenciam a ionosfera.

A maioria das bolhas de plasma parece longa e reta, formando-se ao longo das linhas do campo magnético. Mas algumas bolhas são curvadas em formas de C e formas de C reverso, que os cientistas pensam serem moldadas por ventos terrestres. Modelos de computador sugerem que se forma um C se os ventos aumentam com a altitude no equador magnético e um C reverso se forma se os ventos diminuem com a altitude.

“É um pouco como uma árvore crescendo em uma área com muito vento”, explica Klenzing. “Se os ventos são tipicamente de leste, a árvore começa a inclinar-se e a crescer nessa direção.”

Em artigo publicado em novembro de 2023 no Jornal de Pesquisa Geofísica: Física Espacialo cientista do LASP Deepak Karan e colegas relatam que GOLD observou bolhas de plasma em forma de C e em forma de C reverso aparecendo surpreendentemente próximas umas das outras – a cerca de 400 milhas de distância (aproximadamente a distância entre Baltimore e Boston).

“Dentro dessa proximidade, estas duas bolhas de plasma de formatos opostos nunca tinham sido imaginadas, nunca foram fotografadas”, disse Karan. Para que os padrões do vento mudem de rumo numa área tão pequena, Karan acredita que algum tipo de turbulência forte – como um vórtice, cisalhamento do vento ou atividade semelhante a um tornado – provavelmente está em jogo na atmosfera.

“O facto de termos bolhas com formatos muito diferentes e tão próximas umas das outras diz-nos que a dinâmica da atmosfera é mais complexa do que esperávamos,” disse Klenzing.

Estes pares próximos parecem ser raros, com apenas dois casos registados pelo GOLD até agora. No entanto, como esses recursos podem perturbar tecnologias críticas de comunicação e navegação, “é realmente importante descobrir por que isso está acontecendo”, disse Karan. “Se ocorrer um vórtice ou um cisalhamento muito forte no plasma, isso distorcerá completamente o plasma naquela região. Os sinais serão perdidos completamente com uma perturbação forte como esta.”

Os cientistas esperam que as observações contínuas do GOLD, combinadas com as de outras missões heliofísicas, possam ajudar a desvendar estes mistérios da ionosfera e os seus efeitos nas nossas vidas.