Cientistas investigam novo tipo de aurora em forma de dunas

Descoberto por caçadores de auroras na Finlândia, o fenômeno está ajudando os cientistas a entender melhor uma camada misteriosa da atmosfera da Terra

As dunas ocorrem em uma fina camada atmosférica situada a cerca de 100 quilômetros acima do nível do mar. Crédito: Rami Valonen

As auroras – as luzes noturnas exibidas na atmosfera perto dos polos da Terra – assumem várias formas. Elas geralmente aparecem como cortinas onduladas de luz verde, vermelha ou roxa. Mas, em outubro de 2018, fotógrafos amadores de auroras na Finlândia descobriram uma nova forma que apelidaram de “as dunas”.

As dunas aparecem como finas fitas de luz verde no céu, estendendo-se em direção ao equador por centenas de quilômetros. A maioria das exibições de auroras é orientada verticalmente, como cortinas penduradas no céu, mas as dunas são dispostas horizontalmente, como dedos alcançando o horizonte.

Físicos espaciais da Universidade de Helsinque trabalharam com cientistas cidadãos que viram inicialmente as dunas para determinar sua altitude e criaram uma teoria para explicar como se formam. Eles relatam a descoberta e sua teoria em um novo estudo na revista “AGU Advances”.

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Os pesquisadores suspeitam que as dunas são manifestações visíveis de ondulações do ar chamadas ondas atmosféricas. Se a teoria deles se provar correta, as dunas poderiam fornecer uma maneira de entender uma parte da atmosfera superior da Terra difícil de estudar. Essa região da atmosfera, aproximadamente 80 a 120 quilômetros sobre a superfície da Terra, é sensível a mudanças na energia do Sol e da atmosfera mais baixa da Terra. As flutuações de energia nessa região podem afetar indiretamente as trajetórias dos satélites que orbitam a Terra e a reentrada de naves espaciais.

Fenômeno desconhecido

“Pela primeira vez, podemos realmente observar ondas atmosféricas através da aurora – isso é algo que nunca havia sido feito antes”, disse Minna Palmroth, física espacial da Universidade de Helsinque e principal autora do estudo.

Um grupo de entusiastas de auroras havia se aproximado de Palmroth há vários anos para fazê-la explicar os diferentes tipos de aurora e a física por trás dos impressionantes shows de luzes. Palmroth escreveu e publicou um guia para assistir a auroras destinado a observadores amadores, mas, em outubro de 2018, eles a abordaram com perguntas sobre um tipo de aurora não mencionado no livro.

“Alguns cidadãos viram as dunas no céu e disseram que eu havia excluído uma forma auroral do livro”, disse Palmroth. Ela organizou o grupo para fotografar as dunas em vários locais da Finlândia em 7 de outubro de 2018.

“Um dos momentos mais memoráveis ​​da nossa colaboração em pesquisa foi quando o fenômeno apareceu naquele momento específico e pudemos examiná-lo em tempo real”, disse o fã de auroras Matti Helin, coautor do novo estudo.

Altitude diferenciada

Maxime Grandin, colega de Palmroth na Universidade de Helsinque, usou as fotos dos cientistas cidadãos para calcular a altitude em que as dunas apareciam. Grandin descobriu que as dunas aparecem em uma fina camada a cerca de 100 quilômetros acima do nível do mar. O conhecimento da altitude das dunas ajudou os pesquisadores a determinar a física por trás dos fluxos incomuns de luz.

“Diferentes formas aurorais são como impressões digitais”, disse Palmroth. “Se você vê uma certa forma auroral, sabe basicamente dessa forma o que está acontecendo no espaço.”

Palmroth e seus colegas suspeitam que as dunas são manifestações visíveis de um tipo de onda atmosférica chamada de furos mesosféricos. Ondas atmosféricas são ondulações do ar causadas pela atmosfera com regiões de diferentes temperaturas ou densidades. Os furos mesosféricos são ondas que se propagam pela atmosfera, como ondulações se espalhando em uma piscina, criando cachos e dobras que se curvam horizontalmente e se espalham por longas distâncias.

Agora, estudando as dunas, os físicos podem entender melhor esses tipos de ondas e as partes da atmosfera superior da Terra onde elas ocorrem. Essas altitudes são muito elevadas para balões e aviões alcançarem, mas muito baixas para satélites e naves espaciais observá-las diretamente, dificultando seu estudo.

Transferência de energia

Palmroth e seus colegas descobriram que as dunas ocorrem simultaneamente e na mesma região onde a energia eletromagnética do espaço é transferida para a atmosfera superior da Terra. Palmroth suspeita que essa transferência de energia possa estar ligada à criação dos orifícios mesosféricos através de um fenômeno chamado aquecimento Joule, em que correntes elétricas de partículas carregadas fluem pela atmosfera superior e criam calor.

“Agora sugerimos que essa energia adicional do aquecimento Joule possa fornecer as circunstâncias em que os furos podem se originar… e esse é um tópico totalmente novo”, disse ela. “Estamos bastante animados.”