Um número significativo de falhas em espaçonaves e satélites acontece graças à radiação existente ao redor da Terra
O estudo dos registros das sondas enviadas pela NASA para investigar o espaço vizinho à Terra revelou “um enorme” acelerador de partículas que nasce dentro do cinturão Van Allen, região eletromagnética conhecida como super energética.
“A descoberta de que as partículas são aceleradas por uma fonte local de energia é semelhante à descoberta de que os furacões também nascem de uma fonte de energia local, tal como uma região de água quente do mar”, disse a NASA e explica que, no caso dos cinturões de radiação, a fonte é uma região de ondas eletromagnéticas intensas, que aproveita a energia de outras partículas localizadas na mesma região.
Que “algo” acelerava as partículas nos cinturões de radiação a mais de 99% da velocidade da luz, os cientistas já sabiam, “mas eles não sabiam o que era esse ‘algo’”, e de onde ele veio, acrescenta a NASA em seu relatório de 25 de julho.
“As partículas dentro dos cinturões são aceleradas pelos lançamentos locais de energia, os quais atingem as partículas a velocidades cada vez mais rápidas, como um impulso perfeitamente cronometrado em um balanço em movimento”, ressaltam os cientistas.
“Este é um dos mais esperados e emocionantes resultados das sondas Van Allen”, relatou David Sibeck, cientista do Centro Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, EUA. “Isto vai ao cerne do motivo pelo qual lançamos a missão”.
Para a NASA, saber a localização da aceleração vai ajudar os cientistas a melhorar as previsões do clima espacial, uma vez que alterações nos cinturões de radiação podem ser perigosos para os satélites próximos da Terra. Sabe-se que os cinturões Van Allen incham ao receber uma carga de partículas do Sol e, desta forma, podem atingir os satélites ao seu redor.
Os cinturões de radiação foram descobertos quando a NASA lançou os primeiros satélites Explorer I e II ao espaço. Nesse momento eles perceberam a sua existência e a definiram como um dos ambientes mais perigosos que uma nave espacial pode enfrentar.
A NASA explica que agora a maioria das órbitas dos satélites são escolhidas abaixo destes cinturões de radiação ou em um círculo fora deles, e alguns satélites, como a espaçonave GPS, devem operar entre os dois cinturões.
Até o momento tem-se registrado “um número significativo de falhas permanentes nas naves espaciais” devido à radiação do cinturão Van Allen, ressalta o relatório da agência espacial norteamericana. “Agora vamos tentar prever esse fenômeno com maior antecedência”, acrescenta.
“Podemos proteger a tecnologia das piores consequências, mas este objetivo só pode ser alcançado se realmente compreendermos a dinâmica do que está acontecendo dentro dessas faixas misteriosas”, disse Geoff Reeves, autor do relatório e cientista do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México.
“Até a década de 1990, pensávamos que os cinturões Van Allen haviam sido bem compreendidos e que eles mudavam gradualmente, porém, com a obtenção de mais registros, percebemos o quão rápidas e imprevisíveis eram essas mudanças”.
“Basicamente, eles nunca estão em equilíbrio, mas em um estado constante de mudança”, diz Reeves.
Efeitos desiguais das tempestades solares
Os cientistas notaram que os cinturões não apresentam respostas similares ao que parece ser o mesmo estímulo. Até o momento foi observado que algumas tempestades solares intensificaram o cinturão Van Allen, enquanto outras o deixaram quase esgotado e até mesmo algumas pareciam não ter quase nenhum efeito.
“Esses efeitos diferentes para eventos aparentemente semelhantes sugerem que esta região é muito mais misteriosa do que se pensava”, diz a NASA.
“Para compreender e, eventualmente, prever as tempestades solares que intensificarão os cinturões de radiação, os cientistas querem saber onde está a energia que acelera as partículas que chegam”, acrescenta o relatório.
Aceleração radial ou local
A missão das sondas gêmeas Van Allen está estudando a aceleração radial e a aceleração local. “Na aceleração radial, as partículas são transportadas perpendicularmente aos campos magnéticos que cercam a terra, desde as áreas de baixa intensidade magnética afastadas da Terra até as áreas de alta intensidade magnética próximas da Terra”, informou a Nasa.
De acordo com as leis da física, a velocidade das partículas neste cenário será acelerada com o aumento da intensidade do campo magnético. A velocidade aumenta à medida que as partículas se movem em direção à Terra, da mesma maneira que faz uma pedra que, rolando morro abaixo, ganha cada vez mais velocidade simplesmente devido à gravidade.
Na teoria da aceleração local, as partículas ganham energia a partir de uma fonte de energia local, semelhante à maneira pela qual a água quente do oceano gera um furacão acima dela.
Com as duas sondas da NASA, os cientistas mediram as partículas e as fontes de energia em duas regiões diferentes do espaço ao mesmo tempo, o que permitiu definir que as causas eram locais, ao invés de vir do exterior.
Cada sonda é equipada com sensores para medir a energia da partícula e sua posição, e é capaz de determinar o ângulo do movimento relativo aos campos magnéticos da Terra. Isso ajuda a diferenciar entre as duas teorias, local ou exterior.
Reeves e sua equipe observaram um rápido aumento da energia dos elétrons no cinturão de radiação em 9 de outubro de 2012. Eles observaram que as partículas se moveram através de campos magnéticos de forma natural, saltando de um para outro em uma cascata e ganhando velocidade e energia ao longo do caminho, da mesma forma como uma rocha rolando morro abaixo.
Não houve uma intensificação formada mais distante da Terra e que pouco a pouco se transferiu para o interior. Em vez disso houve um aumento de energia apenas no meio dos cinturões de radiação e que gradualmente se espalhou tanto para dentro como para fora, o que significa uma fonte de aceleração local.
“Neste caso particular, toda a aceleração ocorreu em cerca de 12 horas”, disse Reeves.
“Este trabalho ajudou a diferenciar entre as duas grandes teorias”, disse Sibeck. “Isso mostra que a aceleração pode ocorrer localmente. Agora os cientistas que estudam ondas e campos magnéticos poderão fazer o seu trabalho e descobrir o que fornece o impulso à onda”.
A NASA explica que a missão Van Allen, lançada em agosto de 2012, está agora respondendo a primeira pergunta que os cientistas fizeram na ocasião: como as partículas nos cinturões aceleram a velocidades extremamente altas. A segunda questão era como as partículas às vezes escapam.
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