Misteriosa Aurora Azul sugere processos atmosféricos desconhecidos: WebCuriosos

Invoque, mentalmente, um visual para acompanhar a palavra “aurora”. O que você imagina pode ser dominado pela cor verde, redemoinhos e swooshes elaborados que dançam no céu acima de uma paisagem congelada.

Mas os brilhos opulentos que aparecem no céu – como gases atmosféricos são atingidos por partículas solares energéticas – não se limitam à manifestação mais conhecida. As auroras podem aparecer em uma ampla gama de matizes que variam de acordo com a altitude, latitude e que gases estão envolvidos.

Para a tempestade geomagnética particularmente poderosa que abalou a jaula magnética da Terra em maio de 2024, apareceu um estranho brilho azul. Isso não é inédito… mas este ocorreu em latitudes baixas, alcançando alturas incomuns no céu.

Agora, usando imagens tiradas por cientistas cidadãos no Japão, os físicos Sota Nanjo, do Instituto Sueco de Física Espacial, e Kazuo Shiokawa, da Universidade de Nagoya, descobriram a explicação mais provável para a misteriosa luz azul.

Mas a sua explicação cria outro problema que os cientistas atmosféricos terão de resolver.

“Nossas descobertas sugerem que os íons moleculares de nitrogênio podem ter acelerado para cima por algum mecanismo e foram responsáveis ​​pela formação da aurora com predominância azul”, Shiokawa explica.

“Até o momento, não é bem compreendido como os íons moleculares de nitrogênio com grande peso molecular podem existir em altitudes tão elevadas. Esses íons não são facilmente capazes de existir por longos períodos de tempo devido à sua massa pesada e aos curtos intervalos de tempo de recombinação dissociativa; no entanto, eles são observados em grandes altitudes. O processo está envolto em mistério.”

As auroras da Terra são geralmente o resultado de um enorme influxo de partículas solares, liberadas do Sol em uma ejeção de massa coronal ou vento solar. Essas partículas fluem através do Sistema Solar.

Se a Terra estiver no caminho da erupção, as partículas colidem com o campo magnético, onde são desviadas e aceleradas ao longo das linhas do campo magnético até aos pólos, onde são lançadas na atmosfera.

A interação entre as partículas solares e os gases da atmosfera terrestre faz com que as partículas atmosféricas ganhem um pouco de energia. Quando os átomos que compõem os gases atmosféricos voltam aos seus estado de energia original, a energia é liberada como um fóton – essa é a fonte do brilho.

É semelhante ao mecanismo que faz brilhar as luzes fluorescentes. E, tal como acontece com as luzes fluorescentes, a cor do brilho depende de diferentes factores, tais como o tipo de partícula e a quantidade de energia que ganham e perdem.

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Auroras verdes e vermelhas, por exemplo, são gerado por átomos de oxigênio perdendo energia em diferentes altitudes. Os átomos de nitrogênio podem emitir fótons azuis e vermelhos. Quando esses tons se misturam no céu, eles podem produzir as cores amarelo, roxo, rosa e laranja.

Normalmente, a aurora de baixa latitude é vermelha. Mas, em 11 de maio de 2024, um brilho rosa iluminou o céu em baixas latitudes, e um brilho distintamente azul apareceu pouco antes da meia-noite. E temos uma nova ferramenta poderosa para capturar fenômenos aurorais: os smartphones de fascinados observadores de auroras em todo o mundo.

Com a riqueza de imagens e vídeos coletados sobre a aurora azul, os pesquisadores conseguiram medir detalhadamente o fenômeno.

Eles descobriram que a aurora estava disposta em estruturas longitudinais que corriam ao longo das linhas do campo magnético, por cerca de 1.200 quilômetros (cerca de 750 milhas). Também foi organizado em três estruturas separadas e atingiu o céu, entre altitudes de 400 e 900 quilômetros.

Para contextualizar, a Estação Espacial Internacional orbita a uma altura entre 370 e 460 quilômetros.

Atualmente, acredita-se que as auroras de baixa latitude estejam relacionadas à corrente do anel. Esta é uma corrente em forma de toro de partículas carregadas presas dentro da magnetosfera da Terra, circulando o equador do planeta como um anel de flutuação de piscina.

Uma tempestade geomagnética energiza os átomos neutros energéticos (ENAs) no anel, causando o brilho auroral de baixa latitude.

Mas os investigadores não acreditam que a corrente do anel funcione para o que observaram.

“Neste estudo, foi encontrada uma estrutura de várias centenas de quilómetros na aurora com predominância azul na direcção longitudinal, o que é difícil de interpretar apenas pela actividade da ENA,” Shiokawa diz. “Além disso, é improvável que as ENAs criem estruturas aurorais alinhadas com as linhas do campo magnético, como observado neste estudo.”

É possível que a corrente do anel tenha desempenhado um papel, mas os investigadores acreditam que algo mais deve ter estado em jogo para produzir as estruturas distintas e alinhadas no campo observadas. Eles acreditam que os íons moleculares de nitrogênio foram de alguma forma acelerados para cima. Mas o que os acelerou é desconhecido.

Isto sugere que pode haver algum processo ainda não identificado na atmosfera da Terra.

Podemos não ter informações suficientes no momento para descobrir o que é esse processo. Mas as respostas estão tentadoramente ao nosso alcance.

“À medida que a atividade solar aumenta nos próximos anos”, os pesquisadores escrevem“espera-se que análises repetidas de casos dessas auroras com predominância azul forneçam insights sobre os processos de geração de auroras de baixa latitude com predominância azul.”

A pesquisa foi publicada em Terra, Planetas e Espaço.