Cientistas mediram o misterioso campo elétrico ambipolar da Terra pela primeira vez

Como você sabe, a Terra possui um campo gravitacional e também está rodeada por um campo eletromagnético. Esses dois campos também estão envolvidos na formação da atmosfera e da própria vida no planeta. Com o desenvolvimento da astronáutica, ficou claro que a Terra possui outro campo elétrico até então desconhecido, que foi medido apenas recentemente. Sem esse campo, tudo no planeta poderia ter sido diferente, inclusive a aparência do homem.

Foto a bordo do foguete Endurance. Fonte da imagem: NASA

Em 1968, uma nave espacial descobriu fluxos supersônicos de íons frios nos pólos, deixando a atmosfera ao longo das linhas do campo magnético do planeta. O que serviu de acelerador para essas partículas permaneceu um mistério. Os teóricos chamaram esse campo de ambipolar devido aos dois efeitos de sua aplicação atuando em direções diferentes. A luz solar e a radiação ultravioleta ionizaram o gás atmosférico na ionosfera da Terra, retirando elétrons dos átomos e transformando os núcleos em íons positivos. A gravidade deve reter partículas pesadas e as leves devem voar para o espaço sob a influência de campos magnéticos.

Assim, os íons pareciam puxar os elétrons para baixo, ajudando a gravidade, e os elétrons correram para o espaço, criando um vetor de campo eletromagnético oposto ao do íon – isso é ambipolaridade. Ao mesmo tempo, íons e elétrons foram atraídos um pelo outro. Este processo subatômico tornou-se o mecanismo para o surgimento de um campo ambipolar planetário. Para falar substantivamente sobre este fenômeno e começar a levar em conta o campo ambipolar em diversos modelos – do climático ao planetário e evolutivo – foi necessário medir sua força ou potencial. Com números específicos em mãos, você pode fornecer uma base fundamental para o fenômeno.

Os especialistas da NASA começaram a trabalhar. Para medir o campo ambipolar, foi desenvolvido um dispositivo e preparado um foguete para lançamento suborbital. A missão foi batizada de Endurance em homenagem ao navio de Sir Ernest Shackleton, que participou da famosa expedição à Antártida de 1914. O foguete de mesmo nome da NASA foi lançado do espaçoporto mais ao norte do mundo, em Spitsbergen, em 11 de maio de 2022. Em 19 minutos de voo, o foguete atingiu a altitude de 768 km. A principal medição do campo ambipolar foi feita a uma altitude de 518–768 km. O potencial de campo medido foi de 0,55 V.

«Meio volt é quase nada, [a voltagem] tem aproximadamente o mesmo valor que a bateria de um relógio, explicam os especialistas da NASA. “Mas esta é exatamente a quantidade que explica o vento polar [iônico].”

A quantidade medida de carga é suficiente para que os íons de hidrogênio sejam atraídos por ela com uma força 10,6 vezes maior que a gravidade da Terra. Este é um verdadeiro acelerador de partículas de luz que, como um canhão, as atira constantemente para o espaço a partir de ambos os pólos do planeta. Não são apenas os elétrons que deixam a Terra – os íons também voam para longe. Os íons de oxigênio, embora muito mais pesados ​​que os íons de hidrogênio, também sentem a pressão desse vento.

As medições da missão Endurance mostraram que o campo ambipolar aumenta a densidade da ionosfera em grandes altitudes em 271% em comparação com a situação se não houvesse campo algum. Tudo isso afeta o clima, a composição da atmosfera e, em última instância, a biosfera do planeta. Marte, Vênus e outros planetas não serão uma exceção – algum dia seus próprios campos ambipolares também serão descobertos lá. Com números concretos em mãos, você pode começar a fazer novas descobertas.