Terra tem auroras invisíveis para os seres humanos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/07/2023

Auroras invisíveis observadas durante uma tempestade geomagnética nos dias 13 e 14 de Outubro de 2016.
[Imagem: Katrina Bossert et al. - 10.1029/2023GL103856]

Auroras invisíveis

As auroras boreais (Hemisfério Norte) e austrais (Hemisfério Sul) encantam a humanidade há séculos.

Elas também desafiam os cientistas, sempre apresentando novidades, como as auroras dunas, descobertas em 2020, e as auroras Steve, descritas pela primeira vez em 2018.

Agora, Katrina Bossert e colegas da Universidade do Estado do Arizona usaram imagens de satélite para descobrir um tipo inusitado de aurora, uma aurora que infelizmente não conseguirá nos encantar porque é invisível aos olhos humanos.

Em vez de produzirem emissões em luz visível, as auroras invisíveis brilham em infravermelho, uma radiação com comprimento de onda de 56 micrômetros, gerada conforme as partículas de alta energia vindas do Sol incidem sobre o CO₂ existente na atmosfera.

"As emissões aurorais de dióxido de carbono ocorrem na região que consideramos a borda do espaço, um pouco mais baixa em altitude do que onde os satélites normalmente orbitam. As observações podem fornecer informações sobre os processos físicos associados às auroras," disse Bossert.

Embora já se soubesse que o dióxido de carbono poderia ficar energizado, o conjunto de dados e o método de análise utilizado pela equipe fornece as primeiras observações globais diárias sobre as regiões dos hemisférios Norte e Sul usando um instrumento de satélite de visualização do nadir, o horizonte visto do espaço. Os dados, cobrindo mais de 20 anos, foram feitos pelo satélite Aqua, da NASA.

Outras visualizações de auroras de infravermelho, vistas pelo satélite Aqua, da NASA.
[Imagem: Katrina Bossert et al. - 10.1029/2023GL103856]

Como são geradas as auroras

A atmosfera da Terra é composta por várias camadas. A maior parte do clima que experimentamos envolve a troposfera. A próxima camada, a estratosfera, contém a camada de ozônio da Terra, que nos protege da radiação ultravioleta do Sol.

A camada do meio é a mesosfera, onde os meteoros queimam quando encontram a densidade crescente da atmosfera da Terra. Acima dela está a termosfera, localizada entre 80 km e 700 km acima da superfície da Terra, sobrepondo-se à ionosfera, a parte da atmosfera com íons e elétrons eletricamente carregados. A chamada "fronteira do espaço", também conhecida como linha de Karman, fica a cerca de 100 km de altitude, perto do fundo da termosfera. Acima da linha de Karman a gravidade é fraca o suficiente para que os satélites possam permanecer em órbita.

Grande parte das emissões aurorais ocorre nas regiões da termosfera e da ionosfera. As comumente observadas auroras verdes e vermelhas ocorrem entre 100 km e 250 km de altitude, respectivamente, devido a um estado energizado dos átomos livres de oxigênio.

À medida que as partículas energéticas vindas do espaço colidem com a atmosfera da Terra, elas interagem com uma mistura de átomos e moléculas. Uma dessas moléculas é o dióxido de carbono. Embora o CO₂ seja conhecido por seus efeitos na troposfera como um gás de efeito estufa, ele também existe em quantidades-traço na fronteira do espaço.

Acima da troposfera, mas abaixo de onde ocorrem as auroras mais conhecidas, a cerca de 90 km de altitude, as partículas de alta energia agitam o dióxido de carbono, emitindo mais radiação infravermelha do que normalmente observada na atmosfera, criando as invisíveis auroras de infravermelho.

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