Recentemente, cientistas do Goddard Space Flight Center, da NASA, realizaram o lançamento de um foguete no céu ártico com o objetivo de estudar a carga elétrica presente na atmosfera terrestre. Essa missão, batizada de Endurance, tinha como meta investigar mais a fundo as características elétricas nas camadas superiores da atmosfera.
Durante a pesquisa, eles identificaram uma diferença pequena, mas importante, no potencial elétrico — que pode ser comparado à pressão do ar, mas em sua versão elétrica — entre o ar a aproximadamente 240 quilômetros de altitude e o ar a cerca de 768 quilômetros de altura.
Essa variação é o suficiente para esclarecer um fenômeno intrigante observado pelos satélites desde a década de 1960: partículas carregadas eletricamente parecem estar sendo lançadas no espaço a partir dos polos da Terra. Os dados da pesquisa foram divulgados na revista Nature.
Campo elétrico global da Terra
Do mesmo modo como a água que flui por um cano se move de áreas com maior pressão para áreas com menor pressão, as diferenças no potencial elétrico também podem “empurrar” ou “puxar” partículas carregadas eletricamente, como os íons de hidrogênio.
Em altitudes por volta de 480 quilômetros, essa diferença de potencial é de apenas meio volt — um valor muito pequeno — mas suficiente para fazer com que íons de hidrogênio e oxigênio carregados positivamente sejam impulsionados para cima.
A força gerada por essa diferença é capaz de vencer a gravidade terrestre, permitindo que íons de hidrogênio sejam lançados no espaço. “Meio volt pode parecer insignificante — é quase tão fraco quanto a carga de uma bateria de relógio”, explica o cientista Collinson em uma declaração recente da NASA. “Mas é a quantidade exata para justificar o fenômeno conhecido como vento polar.”
Collinson e sua equipe deram a esse campo elétrico, que apesar de fraco é incrivelmente eficaz, o nome de “campo elétrico ambipolar”. Ele recebeu esse nome porque atua em duas direções ao mesmo tempo: de um lado, ele atrai os elétrons, que têm carga negativa, para baixo, e, do outro, empurra os íons com carga positiva para cima.
Esse campo elétrico ambipolar é tão crucial para o comportamento da atmosfera terrestre quanto a gravidade e o campo magnético do planeta, embora sua ação esteja restrita a algumas centenas de milhas ao redor dos polos, onde ele gera o vento polar.
Como funciona o campo elétrico ambipolar na atmosfera terrestre
Para visualizar como esse campo elétrico sutil afeta a parte superior da atmosfera terrestre, pense no que acontece quando você esfrega um balão inflado no pelo de um gato. O pelo se ergue e se afasta devido à repulsão entre os elétrons carregados negativamente.
Assim, o campo elétrico ambipolar faz com que a atmosfera superior do planeta “inche”, levantando íons a uma altura maior do que estariam sem essa influência. Eventualmente, alguns desses íons conseguem escapar para o espaço. Collinson compara esse efeito a uma “esteira rolante” que lentamente transporta parte da atmosfera terrestre para fora.
Apesar desse fenômeno, não há perigo de toda a atmosfera terrestre simplesmente desaparecer, como aconteceu com Marte em tempos antigos. Mesmo com o vento polar em ação, o hidrogênio escapa apenas de maneira lenta e gradual.
Além disso, eventos naturais no planeta, tanto na superfície quanto no interior do planeta, continuam a repor gases na atmosfera. Processos como erupções vulcânicas e a fotossíntese são responsáveis por grande parte dessa reposição contínua, ajudando a manter o equilíbrio da atmosfera terrestre.
O futuro é entender o papel que o vento polar desempenhou na atmosfera terrestre
Desde os anos 1960, cientistas buscavam o campo elétrico ambipolar, após a descoberta do vento polar. Agora, com a identificação feita por Collinson e sua equipe, eles querem entender o impacto desse fenômeno nas mudanças da atmosfera terrestre ao longo do tempo, embora o mecanismo exato ainda seja desconhecido.
Esse conhecimento pode ajudar a explicar o que aconteceu com a atmosfera de Marte, a transformação da atmosfera de Vênus e orientar a busca por atmosferas habitáveis em outros planetas.
