Em uma nova descoberta publicada na Nature, cientistas revelaram um terceiro campo de energia global que envolve nosso planeta, acrescentando uma nova camada à nossa compreensão das complexas dinâmicas atmosféricas da Terra. Essa força elusiva, chamada de campo elétrico ambipolar, foi teoricamente proposta há muito tempo, mas apenas recentemente confirmada através da missão inovadora Endurance da NASA.
Diferentemente de seus equivalentes mais familiares – o campo gravitacional e o campo eletromagnético – o campo elétrico ambipolar opera de maneira sutil, mas significativa. Sua principal influência é sentida em altitudes elevadas acima dos polos da Terra, onde desempenha um papel crucial ao impulsionar partículas carregadas para o espaço a velocidades supersônicas.
A jornada rumo a essa descoberta começou há décadas, quando espaçonaves que sobrevoavam as regiões polares detectaram um número inesperadamente alto de partículas escapando da atmosfera da Terra. Esse fenômeno, conhecido como “vento polar”, intrigava os cientistas devido à sua natureza peculiar: partículas frias movendo-se a velocidades incrivelmente altas. A hipótese do campo elétrico ambipolar surgiu como uma possível explicação para esse fenômeno enigmático.
Acredita-se que o campo se origina a aproximadamente 250 quilômetros acima dos polos, onde os elétrons são mais facilmente separados dos átomos de hidrogênio e oxigênio. Essa separação cria um equilíbrio delicado entre íons positivamente carregados e elétrons negativamente carregados. À medida que essas partículas exercem forças opostas umas sobre as outras, elas efetivamente estendem a “altura de escala” da atmosfera, resultando em uma atmosfera superior mais densa do que se pensava anteriormente.
Apesar de sua importância, o campo elétrico ambipolar provou ser difícil de detectar devido à sua natureza extremamente fraca. Foram necessários instrumentos altamente sensíveis, capazes de medir mudanças minúsculas em grandes distâncias. Entra então a missão Endurance da NASA, um empreendimento cuidadosamente planejado para finalmente testar essa teoria.
Em 11 de maio de 2022, a missão Endurance foi lançada a partir da base de foguetes mais ao norte do mundo, em Svalbard, Noruega. Durante seu breve voo de 19 minutos, os instrumentos da missão mediram meticulosamente mudanças no potencial elétrico desde uma altitude de 250 quilômetros até sua altura máxima de 768 quilômetros.
Os resultados foram definitivos: uma mudança de 0,55 volts foi detectada, confirmando a existência do campo elétrico ambipolar. Embora isso possa parecer insignificante à primeira vista, seu impacto sobre as partículas atmosféricas é profundo. Para os íons de hidrogênio, os mais comuns no vento polar, esse campo exerce uma força mais de dez vezes mais forte que a gravidade, explicando suas velocidades de escape supersônicas. Íons de oxigênio também recebem um impulso substancial deste campo recém-confirmado.
Além disso, a missão Endurance revelou um aumento impressionante de 271% na altura de escala da ionosfera, alterando fundamentalmente nossa percepção da estrutura da atmosfera superior da Terra. Essa descoberta abre novos caminhos para a pesquisa sobre a evolução atmosférica e suas implicações para a história e futuro do nosso planeta.
A confirmação do campo elétrico ambipolar representa um marco significativo na ciência atmosférica. Ela não apenas resolve questões de longa data sobre a dinâmica do vento polar, mas também fornece uma base para investigações futuras sobre os processos atmosféricos da Terra. À medida que os cientistas se aprofundam nas implicações desse terceiro campo de energia global, podemos esperar novas percepções sobre padrões climáticos, clima espacial e as complexas relações entre nosso planeta e seu entorno.
