Os cientistas da NASA descobriram um terceiro campo de energia global à volta da Terra. Conhecido como o campo elétrico ambipolar, esta força conduz as partículas carregadas para o espaço acima dos polos.
O que provoca o campo elétrico ambipolar?
Sabe-se que existem dois grandes campos energéticos globais à volta da Terra – o campo gravitacional, gerado pela massa do planeta, e o campo eletromagnético, que é produzido pela agitação dos metais no núcleo. Há décadas que se coloca a hipótese de um terceiro campo, mas um novo estudo da NASA confirmou-o finalmente através de medições.
A partir dos anos 60, as naves espaciais que sobrevoaram os polos da Terra detetaram muito mais partículas do que o previsto a sair da atmosfera para o espaço. Este “vento polar” era estranhamente constituído por partículas que se deslocavam a velocidades supersónicas, embora permanecessem frias, ao contrário do que se esperava. Assim, os cientistas teorizaram que isto poderia ocorrer devido a um fenómeno a que chamaram campo elétrico ambipolar.
De acordo com a hipótese, este campo deveria começar a uma altitude de cerca de 250 km acima dos polos. É a essa altura da atmosfera que os eletrões são mais facilmente expulsos dos átomos de hidrogénio e oxigénio, deixando para trás um ião de carga positiva. Estes iões são muito mais pesados do que os eletrões, pelo que, se a gravidade fosse a única força a atuar sobre eles, com o tempo deveriam separar-se à medida que os iões caíssem para baixo e os eletrões fossem lançados para o espaço.
Mas como os iões e os eletrões têm cargas opostas, continuam a ser atraídos uns pelos outros. Isto significa que cada um puxa pelo outro à medida que se deslocam em direções opostas, o que tem como resultado final o aumento da “altura de escala” da atmosfera sobre os polos, tornando-a essencialmente mais densa a uma altitude superior à que seria de outro modo.
A investigação foi publicada na revista Nature. A equipa descreve o trabalho no vídeo abaixo:
Sabemos que existe, mas não há tecnologia para o detetar
Por muito intrigante que a história seja, este campo elétrico ambipolar seria extremamente fraco e apenas detetável a uma distância de centenas de quilómetros, pelo que nenhum instrumento foi ainda suficientemente sensível para o captar. Testar a hipótese de uma vez por todas era o objetivo da missão Endurance da NASA, que agora finalmente produziu resultados.
A missão culminou com um lançamento a 11 de maio de 2022, a partir do foguetão mais setentrional do mundo, localizado no arquipélago de Svalbard, a norte da Noruega. Aí, o Endurance partiu numa missão de 19 minutos para estudar este campo antes de se lançar no Mar da Gronelândia.
Os instrumentos de bordo mediram as alterações do potencial elétrico desde a altitude em que o campo deveria começar – 250 km – até à altura máxima que atingiu, 768 km. E, de facto, detetaram uma variação de 0,55 volts.
Meio volt é quase nada – é tão forte como uma pilha de relógio. Mas é a quantidade certa para explicar o vento polar.
Disse Glynn Collinson, investigador principal da missão Endurance.
Não parece muito, mas para os iões de hidrogénio, o tipo mais comum no vento polar, este campo elétrico exerce uma força mais de 10 vezes superior à da gravidade, o que ajuda a lançá-los para o espaço a velocidades supersónicas. Os iões de oxigénio também recebem um impulso substancial. A experiência também mediu um aumento de 271% na altura da escala da ionosfera.
Agora que este campo elétrico foi finalmente detetado, os cientistas podem começar a investigar a forma como afetou a evolução da atmosfera ao longo da história da Terra.