Fluxos de elétrons nos cinturões de radiação da Terra surgem como resultado das interações dos raios cósmicos com átomos nas camadas superiores da atmosfera do planeta, "eliminando" nêutrons deles, de acordo com um artigo publicado na revista Nature.
“Pela primeira vez, pudemos detectar a criação desses elétrons de alta energia na borda interna dos cinturões de Van Allen. Conseguimos resolver um enigma que intrigou os físicos por quase seis décadas”, disse Xinlin Li, da Universidade do Colorado em Boulder (EUA).
A Terra, ao contrário de Vênus e uma série de outros planetas do sistema solar, possui seu próprio campo magnético, que é gerado como resultado do movimento de fluxos líquidos de metal em seu núcleo. Este campo magnético atua como uma espécie de "escudo" que reflete os raios cósmicos, partículas carregadas de alta energia, e protege a Terra do vento solar e das ejeções de massa coronal no sol.
Vestígios de sua existência são os chamados cinturões de van Allen - duas áreas em altitudes de cerca de 6 mil e 60 mil quilômetros da superfície da Terra, onde existe um grande número de prótons e elétrons de alta energia, "capturados" pelo campo magnético terrestre e movendo-se em uma espécie de armadilha magnética. Sua interação com a atmosfera gera belas auroras e, durante as erupções solares, leva à interferência de rádio e outros problemas técnicos.
Um dos principais mistérios dos cinturões de Van Allen desde sua descoberta em 1958 é de onde vêm os elétrons e prótons de alta energia que habitam o escudo de radiação da Terra e causam erupções nos pólos do planeta. Como observa Lee, os cientistas há muito suspeitam que sua fonte são os raios cósmicos colidindo com átomos na atmosfera, mas eles não tinham uma prova inequívoca disso.
Um problema adicional é que os raios cósmicos, gerados por explosões de supernovas e atividade de pulsar, "bombardeiam" a Terra aproximadamente na mesma frequência, enquanto o número e as propriedades dos elétrons nos cinturões de Van Allen podem mudar dramaticamente a uma taxa muito alta. Isso faz com que muitos pesquisadores duvidem que esses elétrons surjam como resultado do decaimento dos nêutrons, que os raios cósmicos "eliminam" dos átomos de nitrogênio e oxigênio.
Para testar essas ideias, Lee e seus alunos montaram o microssatélite CSSWE, equipado com contrapartes em miniatura dos detectores de elétrons e prótons que foram desenvolvidos na Universidade do Colorado para as sondas RBSP lançadas pela NASA em agosto de 2012 para estudar a estrutura dos cinturões de Van Allen.
Este satélite foi lançado em uma órbita inferior e estudou não as camadas internas dos cinturões de Van Allen, mas a borda inferior de sua primeira parte, onde, como sugeriram os cientistas, elétrons e prótons deveriam ser produzidos durante as colisões de moléculas de gás e "convidados do espaço".
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Tais colisões, como explicam os cientistas, devem levar à criação de prótons e elétrons em faixas de energia muito estreitas, de modo que possam ser facilmente calculados e estimados com que frequência os raios cósmicos colidem com átomos atmosféricos, e entender qual papel eles desempenham no preenchimento dos cinturões de Van Allen e como eles chegam lá.
Como essas medições mostraram, esses elétrons surgem em grandes quantidades a uma altitude aproximadamente igual ao raio da Terra, e a taxa de sua formação e suas propriedades permaneceram constantes em todas as regiões e altitudes. Isso fala a favor do fato de que eles são realmente gerados por raios cósmicos.
Além disso, isso é evidenciado pelo número de elétrons registrados pelo CSSWE - seu número, como observam os cientistas, corresponde quase idealmente a quantos nêutrons deveriam gerar raios cósmicos. Tudo isso, portanto, atesta o fato de que quase todos os elétrons que participam do nascimento das auroras são de uma origem verdadeiramente "cósmica".
