Pesquisas, Conteúdos Científicos e Tecnológicos.
Para ser um Cientista, tem que ser como uma Criança, naturalmente “curiosa”, e como um Sábio, que admite “não saber nada”.
A Ciência trilha num caminho em direção ao horizonte infinito, na busca pelo desconhecido.
As moléculas de nitrogênio, oxigênio e vapor de água são quebradas por raios e descargas elétricas mais fracas associadas, gerando os gases reativos NO, O 3 , HO 2 e o limpador da atmosfera, OH. Crédito: Jena Jenkins, Penn State.
Os relâmpagos separam as moléculas de nitrogênio e oxigênio na atmosfera e criam produtos químicos reativos que afetam os gases de efeito estufa. Agora, uma equipe de químicos atmosféricos e cientistas de raios descobriram que raios e, surpreendentemente, descargas subvisíveis que não podem ser vistas por câmeras ou a olho nu produzem quantidades extremas de radical hidroxila - OH - e radical hidroperoxila - HO 2 .
O radical hidroxila é importante na atmosfera porque inicia reações químicas e quebra moléculas como o gás de efeito estufa metano. OH é o principal impulsionador de muitas mudanças composicionais na atmosfera.
"Inicialmente, olhamos para esses enormes sinais OH e HO 2 encontrados nas nuvens e perguntamos: o que há de errado com nosso instrumento?" disse William H. Brune, distinto professor de meteorologia da Penn State. "Presumimos que havia ruído no instrumento, então removemos os grandes sinais do conjunto de dados e os arquivamos para estudo posterior".
Os dados eram de um instrumento em um avião sobrevoando Colorado e Oklahoma em 2012, observando as mudanças químicas que tempestades e relâmpagos causam na atmosfera.
Mas, alguns anos atrás, Brune tirou os dados da prateleira, viu que os sinais eram realmente hidroxila e hidroperoxila, e então trabalhou com um estudante de graduação e pesquisador associado para ver se esses sinais poderiam ser produzidos por faíscas e descargas invisíveis em laboratório . Em seguida, eles fizeram uma reanálise do conjunto de dados do thunderstrom e do relâmpago.
"Com a ajuda de um grande estagiário de graduação", disse Brune, "fomos capazes de conectar os enormes sinais vistos por nosso instrumento voando através das nuvens de tempestade com as medições de raios feitas do solo".
Os pesquisadores relatam seus resultados online hoje (29 de abril) no Science First Release e no Journal of Geophysical Research — Atmospheres .
Brune observa que os aviões evitam voar através dos núcleos crescentes das tempestades porque é perigoso, mas podem provar a bigorna, a parte superior da nuvem que se espalha na direção do vento. Raios visíveis acontecem na parte da bigorna próxima ao núcleo da tempestade .
"Ao longo da história, as pessoas só se interessaram por raios por causa do que podiam fazer no solo", disse Brune. "Agora há um interesse crescente nas descargas elétricas mais fracas em tempestades que levam a raios".
A maioria dos relâmpagos nunca atinge o solo, e os relâmpagos que ficam nas nuvens são particularmente importantes por afetar o ozônio e um importante gás de efeito estufa na alta atmosfera . Era sabido que o raio pode dividir a água para formar hidroxila e hidroperoxila, mas esse processo nunca havia sido observado antes em tempestades.
O que confundiu a equipe de Brune inicialmente foi que seu instrumento registrou altos níveis de hidroxila e hidroperoxila em áreas da nuvem onde não havia relâmpagos visíveis da aeronave ou do solo. Experimentos em laboratório mostraram que uma corrente elétrica fraca, muito menos energética do que a de um raio visível, pode produzir esses mesmos componentes.
Embora os pesquisadores tenham encontrado hidroxila e hidroperoxila em áreas com raios invisíveis, eles encontraram poucas evidências de ozônio e nenhuma evidência de óxido nítrico, que requer a formação de raios visíveis. Se relâmpagos invisíveis ocorrem rotineiramente, então a hidroxila e a hidroperoxila que esses eventos elétricos criam precisam ser incluídos nos modelos atmosféricos. Atualmente, eles não são.
De acordo com os pesquisadores, "OH (hidroxila) gerado por raios em todas as tempestades que acontecem globalmente pode ser responsável por uma alta incerteza, mas substancial de 2% a 16% da oxidação de OH atmosférico global".
"Esses resultados são altamente incertos, em parte porque não sabemos como essas medições se aplicam ao resto do globo", disse Brune. "Nós só sobrevoamos Colorado e Oklahoma. A maioria das tempestades está nos trópicos. Toda a estrutura das tempestades de planícies altas é diferente daquelas nos trópicos. Claramente, precisamos de mais medições de aeronaves para reduzir essa incerteza".
Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
Nesta ilustração, o Ingenuity Mars Helicopter da NASA voa acima da superfície do Planeta Vermelho com o rover Perseverance da agência por perto.
Créditos: NASA / JPL-Caltech
A equipe do Ingenuity Mars Helicopter da NASA discutirá os planos para a campanha de vôo remanescente do helicóptero durante uma coletiva de mídia virtual às 12h30 EDT (9h30 PDT) sexta-feira, 30 de abril. O helicóptero voou três vezes com sucesso e completou seus objetivos de missão, e os engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, pretendem expandir os limites do que esse experimento pode fazer.
Lori Glaze, diretora da Divisão de Ciência Planetária da NASA na Sede da NASA
MiMi Aung, gerente de projeto do Ingenuity no JPL
J. “Bob” Balaram, engenheiro chefe da Ingenuity no JPL
Ken Farley, cientista do projeto Perseverance da Caltech
Jennifer Trosper, vice-gerente de projeto do Perseverance rover no JPL
Os membros da mídia que desejam participar do briefing por telefone devem fornecer seu nome e afiliação a Rexana Vizza em rexana.v.vizza@jpl.nasa.gov até 10h30 EDT (7h30 PDT) sexta-feira , 30 de abril. Membros do público também podem fazer perguntas nas redes sociais durante o briefing usando #MarsHelicopter.
A demonstração da tecnologia Ingenuity é apoiada pelas diretorias das missões de Ciência, Pesquisa Aeronáutica e Tecnologia Espacial da NASA. O JPL, gerenciado para a NASA pela Caltech em Pasadena, Califórnia, construiu e gerencia as operações da Ingenuity e do rover Mars 2020 Perseverance.
Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
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Um balão científico sendo lançado do Columbia Scientific Balloon Facility da NASA em Fort Sumner, Novo México, em 2019.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA / Joy Ng
Um conjunto de balões científicos está prestes a decolar do local de campo da Columbia Scientific Balloon Facility da NASA em Fort Sumner, Novo México, carregando instrumentos que ajudarão os cientistas a entender a conexão entre o Sol e a Terra.
O Sol chia no centro de nosso sistema solar a 150 milhões de quilômetros de distância, mas sua influência não termina aí. Ele exala o vento solar, um fluxo contínuo de partículas carregadas que passa rapidamente pela Terra e continua por mais de 6 bilhões de quilômetros. Explosões repentinas do vento solar podem desencadear belas auroras na Terra, mas também podem interromper os sinais de rádio e GPS, ameaçar nossos satélites e representar um risco para as redes de energia elétrica na superfície.
Entre os seis voos de balão a decolar entre agora e meados de junho, quatro experimentos vão estudar diferentes aspectos da influência do Sol. Eles se concentrarão no trecho do céu 60-300 milhas (100-50 quilômetros) acima da superfície, onde a atmosfera superior da Terra e o espaço se encontram. Além de gerar novas ciências, experimentos com balões como esses oferecem uma maneira econômica de testar novas técnicas de instrumentos e fornecem oportunidades valiosas para cientistas em início de carreira ganharem experiência prática.
ASHI: All-Sky Heliospheric Imager
O All-Sky Heliospheric Imager, ou ASHI, é uma carga útil que voará junto com o voo de teste II do Columbia Scientific Balloon Flight (CSBF) não antes de 5 de maio de 2021. O voo do ASHI testará a capacidade do instrumento para reduzir a luz dispersa e observe o vento solar daqui da Terra. Mais ou menos do tamanho de uma roda de carro e pesando cerca de 33 libras (15 quilos), o ASHI se sentará em cima do balão e espiará para cima para tentar uma visão completa de um hemisfério do céu. A ASHI possui uma lente fisheye e um detector embutido abaixo de um curral que reduz bastante a luz dispersa para capturar sua visão grande angular.
Este vôo de teste de balão está se preparando para um vôo futuro potencial a bordo de um satélite geoestacionário. A equipe está avaliando a capacidade do ASHI de reduzir a luz dispersa do Sol, da Lua e da Terra, e seu potencial para visualizar e medir quantitativamente o vento solar conforme ele passa pela Terra. ASHI é liderado por Bernard Jackson, um cientista espacial da Universidade da Califórnia, San Diego.
BALBOA: Observações baseadas em BALloon para Aurora iluminada pelo sol
BALBOA, abreviação de BALloon-Based Observations for sunlit Aurora, testará uma câmera infravermelha de visão ampla projetada para estudar auroras diurnas. Uma vez que as auroras se concentram principalmente nos pólos norte e sul da Terra, o BALBOA criará imagens de airglow, o brilho natural de toda a atmosfera da Terra, neste vôo de teste.
Os cientistas estudam as auroras para entender melhor como nosso planeta reage à entrada de energia e partículas do sol. As auroras foram estudadas principalmente à noite, mas também ocorrem durante o dia - a luz do sol simplesmente torna impossível vê-las. Em particular, as auroras iluminadas pelo sol interessam aos cientistas espaciais porque ocorrem no lado da Terra que está voltado para o Sol: onde as interações entre a Terra e o Sol começam.
O BALBOA voará como carga útil no voo de teste I do CSBF antes de 29 de abril, junto com o BOOMS (veja abaixo). A missão é liderada por Xiaoyan Zhou, um cientista espacial da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.
BBC: Chirpsounder de balão
A BBC, abreviação de Chirpsounder Balloon-borne, irá demonstrar uma nova tecnologia para estudar a ionosfera. A ionosfera é a parte da alta atmosfera que é eletricamente carregada pelo sol. Este mar de partículas carregadas sofre mudanças constantes, encolhendo e inchando em resposta ao clima da Terra de baixo e à atividade do Sol de cima.
A BBC voará cerca de 40 quilômetros acima da superfície, de onde enviará sinais de rádio para a ionosfera. A BBC medirá como os sinais de rádio pingam e passam pela ionosfera antes de retornar aos detectores. De forma que imita a ecolocalização, as medições da BBC podem ser usadas para determinar a densidade e a altura dessa parte da atmosfera, onde mudanças podem interferir em nossos sistemas de comunicação, como rádio e GPS. A tecnologia testada durante este voo de balão pode ser adaptada para voos espaciais futuros.
A BBC voará em um balão lançado à mão antes de 29 de abril. A missão da BBC é liderada por Alex Chartier, um pesquisador da ionosfera do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland.
NASA e o Instituto de Astronomia e Ciência Espacial da Coreia, a Investigação de Temperatura e Velocidade dos Elétrons na coroa, ou BITSE, transportada por balão, decola do Columbia Scientific Balloon Facility da NASA em Fort Sumner, Novo México.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA / Joy Ng
BOOMS: Observação de Balão de Escalas de Microburst
BOOMS, ou Balloon Observation of Microburst Scales, é projetado para observar micro-explosões, flashes de luz de raios-X que aparecem esporadicamente na atmosfera polar. Microbursts são disparados quando elétrons de alta energia ao redor da Terra mergulham em nossa atmosfera e colidem com os gases atmosféricos, liberando rajadas de luz em comprimentos de onda de raios-X. Esses raios X são rapidamente reabsorvidos pela atmosfera, portanto, não podem ser medidos a partir do solo. Assim, um instrumento transportado por balão é necessário para observá-los.
Microbursts acontecem em curtas durações - cerca de 100 milissegundos - em pequenas áreas, de algumas milhas a dezenas de milhas nas latitudes polares onde as auroras se formam. Os cientistas sabem sobre eles há mais de 60 anos, mas nunca capturaram as imagens de alta resolução necessárias para entender o que os causa. Os balões, que viajam devagar o suficiente para ver as auroras irem e virem no mesmo local, são ideais para identificar quando e onde ocorrem.
O vôo de Fort Sumner não observará microexplosões, que ocorrem em latitudes mais altas; a equipe está testando o instrumento para um futuro lançamento da Suécia. O BOOMS voará como carga útil no voo de teste I do CSBF, não antes de 29 de abril, junto com o BALBOA. A missão BOOMS é liderada por John Sample, um cientista espacial da Montana State University em Bozeman.
Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
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(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
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Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
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do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
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Cientistas que estudam a atmosfera primitiva da Terra descobriram que ela era muito semelhante à atmosfera encontrada em Vênus hoje. Crédito: Tobias Stierli / NCCR PlanetS
A pesquisa parcialmente conduzida na Fonte Avançada de Fótons ajudou os cientistas a descobrir a composição da primeira atmosfera da Terra. O que eles descobriram levanta questões sobre a origem da vida na Terra.
Há muito tempo, quando nosso sistema solar estava se transformando nos planetas que conhecemos hoje, a Terra era essencialmente uma bola gigante de lava derretida. Aproximadamente 4,5 bilhões de anos atrás, os cientistas acreditam que a Terra colidiu com um planeta do tamanho de Marte. A energia dessa colisão catastrófica explodiu a atmosfera existente da Terra no espaço, criou nossa Lua e fez com que todo o planeta derretesse.
Com o tempo, esse oceano de magma mundial liberou gases como nitrogênio, hidrogênio, carbono e oxigênio, criando uma nova atmosfera, a versão mais antiga da que temos hoje. Mas como era exatamente aquela atmosfera primitiva? E por que nossa atmosfera agora é tão diferente daquela de nossos vizinhos cósmicos? Essas perguntas deixaram os cientistas perplexos por gerações, mas as respostas nos escaparam até recentemente.
Agora, uma equipe internacional de cientistas explorando as origens da atmosfera da Terra descobriu que a nossa já foi muito semelhante à atmosfera encontrada em Vênus e Marte hoje. Suas descobertas, publicadas recentemente na revista Science Advances , têm implicações que vão muito além da composição química da atmosfera primitiva da Terra, pois os resultados abrem buracos em uma teoria popular da evolução da própria vida.
Acontece que as pistas da atmosfera primitiva da Terra foram enterradas em nossas rochas mais antigas. O que foi necessário para descobri-los foi uma fornalha a laser, uma bola de lava levitante e a Advanced Photon Source (APS), uma instalação do Departamento de Energia dos EUA (DOE) para usuários do Office of Science no Laboratório Nacional de Argonne do DOE.
A equipe de pesquisa, liderada por Paolo Sossi, agora pesquisador sênior da Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich e do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS, decidiu desvendar esses segredos. Embora eles não tivessem como medir a atmosfera antiga da Terra diretamente, eles encontraram uma maneira de medir a composição exata da atmosfera quando as rochas mais antigas da Terra foram formadas.
"Quatro bilhões e meio de anos atrás, o magma - a rocha derretida que agora está sob a crosta terrestre - trocava gases constantemente com a atmosfera subjacente", explicou Sossi. "O ar e o magma influenciaram um ao outro. Então, você pode aprender um com o outro".
Conforme o magma esfria e se transforma em rocha, ele mantém um registro de como era a atmosfera naquela época. O magma é rico em ferro, e o estado de oxidação do ferro nas rochas (essencialmente a composição química de sua ferrugem) dá aos cientistas uma indicação de como era a atmosfera primitiva da Terra e quanto oxigênio estava disponível na época. Quando há mais oxigênio na atmosfera, o ferro se liga ao oxigênio na proporção de 2: 3, e a atmosfera é rica em nitrogênio e dióxido de carbono. Quando menos oxigênio está disponível, a proporção é de 1: 1 e a atmosfera contém mais metano e amônia.
No entanto, para entender a composição exata da atmosfera primitiva da Terra, os cientistas precisaram essencialmente criar uma versão em miniatura da Terra primitiva (e sua atmosfera) no laboratório. Para fazer isso, eles reuniram os componentes elementares do manto primitivo da Terra (conhecido pelos geólogos em peridotito), aqueceram-no com um laser até se tornar lava derretida e então levitaram esta bola de lava derretida em um fluxo de gás que representava o atmosfera.
Quando a lava esfriou, a bola de vidro do tamanho de um mármore que permaneceu prendeu um registro da reação química entre a lava e a atmosfera no ferro que ela continha. Os avanços tecnológicos que tornaram esse experimento possível só surgiram recentemente. Para derreter o peridotito, você precisa deixá-lo muito, muito quente - quase 2.000 ° C - e temperá-lo rapidamente para preservar a química em altas temperaturas. A capacidade de fazer isso foi possível com o desenvolvimento de uma nova técnica de forno a laser.
Os cientistas repetiram o experimento várias vezes usando várias composições químicas de gases que poderiam ter existido na atmosfera primitiva, então estudaram o estado de oxidação do ferro nas amostras, procurando por aquelas que mais se assemelhavam às encontradas nas rochas do manto da Terra. A comparação do estado de oxidação do ferro em rochas naturais com os formados em laboratório deu aos cientistas uma ideia de qual de suas misturas de gás combinava com a atmosfera primitiva da Terra.
"Descobrimos que a atmosfera que calculamos estar presente na Terra bilhões de anos atrás era semelhante em composição à que encontramos em Vênus e Marte hoje", disse Sossi, que sabia que tinha a composição atmosférica correta quando o estado de oxidação do ferro em sua amostra correspondeu às encontradas em rochas antigas do manto da Terra. "Quando você tem uma atmosfera produzida a partir do magma no estado de oxidação correto, você obtém uma composta de cerca de 97% de dióxido de carbono e 3% de nitrogênio quando esfria, a mesma proporção encontrada hoje em Vênus e Marte".
Durante anos, geólogos recorreram à APS para estudar a composição das rochas e o estado de oxidação do ferro nelas contido. Uma linha de luz em particular no APS gerenciada por cientistas da Universidade de Chicago, GeoSoilEnviroCARS (13-ID-E), tornou-se líder mundial neste tipo de pesquisa e análise. Quando chegou a hora de os cientistas terem suas amostras analisadas, havia um lugar óbvio para onde ir.
"O APS nos dá a capacidade de fazer feixes muito pequenos com os quais podemos fazer esse tipo de análise", disse Matt Newville, pesquisador sênior e cientista de linha de luz da APS e autor do artigo. A linha de luz na qual ele trabalha pode focar seus feixes em até 1 mícron de diâmetro - cerca de 50 vezes menor que a largura de um cabelo humano - dando aos cientistas a capacidade de fazer medições muito precisas e precisas de suas amostras.
"Fazemos esse tipo de análise em rochas o tempo todo, mas essas foram amostras incrivelmente bem criadas", disse Newville. "O fato de eles terem conseguido essas amostras que eram muito boas em simular o efeito da atmosfera inicial é realmente incrível".
Essas amostras não apenas fornecem uma maneira de medir a composição da antiga atmosfera da Terra, mas também impõem algumas restrições geológicas a uma teoria popular da origem da vida. Na década de 1950, Stanley Miller conduziu um experimento inovador na Universidade de Chicago mostrando que os aminoácidos - os blocos de construção da vida - se formariam em um ambiente com água líquida e ar rico em metano e amônia quando eletrocutados para simular raios. Na época, essas eram as condições que se acreditava existirem na Terra primitiva.
No entanto, se a atmosfera primitiva da Terra fosse rica em dióxido de carbono e nitrogênio, como indica essa nova pesquisa, seria mais difícil a formação desses aminoácidos.
Esses experimentos também ajudaram a responder a perguntas sobre por que a atmosfera atual da Terra é tão diferente de nossos planetas vizinhos. Na Terra, a água líquida formou-se a partir dessa atmosfera formada por magma, puxando o dióxido de carbono do ar para os oceanos em formação. Sossi disse que, como todos os três planetas - Terra, Vênus e Marte - foram formados de materiais semelhantes, foram os efeitos combinados da grande massa da Terra e sua distância particular do Sol que permitiram reter água líquida em sua superfície, o que então causou uma redução de dióxido de carbono. Ao passo que esse não era o caso em Vênus porque estava muito quente, ou em Marte porque estava muito frio.
Agora que Sossi descobriu que tipo de atmosfera se forma a partir de um magma-Terra, ele está voltando seus olhos para as estrelas. Usando uma modificação dessa técnica experimental, ele espera encontrar uma maneira de medir a composição atmosférica usando infravermelho para que um dia possamos usar satélites para estudar mundos de magma que podem realmente existir em outros sistemas solares hoje.
Mais informações: Paolo A. Sossi et al. Estado redox do oceano de magma da Terra e sua atmosfera inicial semelhante a Vênus, Science Advances (2020). DOI: 10.1126 / sciadv.abd1387
Hélio R.M.Cabral
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Este gráfico fornece um resumo do que a missão Solar Orbiter da ESA, bem como a modelagem por computador, revelou sobre as fogueiras solares no primeiro ano da missão. As fogueiras são chamas solares em miniatura que se manifestam como clarões de curta duração na coroa inferior, enraizados nas concentrações de fluxo magnético da cromosfera. Eles foram identificados pela primeira vez nos dados do Extreme Ultraviolet Imager, e as simulações de computador estão fornecendo informações sobre os fenômenos do campo magnético que os conduzem. Crédito: Sun image: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA; Dados: Berghmans et al (2021) e Chen et al (2021).
Simulações de computador mostram que as explosões solares em miniatura apelidadas de 'fogueiras ", descobertas no ano passado pelo Solar Orbiter da ESA, provavelmente são impulsionadas por um processo que pode contribuir significativamente para o aquecimento da atmosfera externa do Sol, ou corona. Se confirmado por outras observações, acrescenta uma peça-chave para o quebra-cabeça do que aquece a coroa solar - um dos maiores mistérios da física solar.
O Sol tem uma característica misteriosa: de alguma forma, a tênue atmosfera externa contém gás com uma temperatura de um milhão de graus, mas a superfície solar tem apenas 5.500°C. A lógica sugere que, se você tem um corpo muito quente no centro e relativamente frio na superfície, deve ficar ainda mais frio à medida que você se afasta. Mas a coisa peculiar sobre a coroa do sol - e muitas outras estrelas também - é que ela começa a aquecer à medida que você se move acima da superfície. Muitas ideias foram apresentadas nas últimas décadas com base no campo magnético do Sol , mas como a energia é gerada, transportada e dissipada tem sido uma fonte de muito debate.
Digite Solar Orbiter, com um de seus principais objetivos para investigar mais profundamente este mistério.
Detalhes impressionantes já fornecidos pelas imagens da 'primeira luz' do Extreme Ultraviolet Imager (EUI) da Solar Orbiter poucos meses após o lançamento no ano passado e, desde então, revelou mais de 1.500 pequenos brilhos cintilantes apelidados de fogueiras. Essas fogueiras de curta duração duram entre 10 e 200 segundos e têm uma pegada que cobre entre 400 e 4000 km. Os eventos menores e mais fracos, que não haviam sido observados antes, parecem ser os mais abundantes e representam uma estrutura fina até então invisível da região onde se suspeita que o mistério do aquecimento esteja enraizado.
Modelos de fogueiras
Yajie Chen, um Ph.D. estudante da Universidade de Pequim, na China, trabalhando com o professor Hardi Peter do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar na Alemanha e colegas, usou um modelo de computador para mergulhar na física das fogueiras, com primeiros resultados empolgantes.
Vídeo:https://youtu.be/aZeKbxGSQD4
O Extreme Ultraviolet Imager (EUI) da missão Solar Orbiter da ESA capturou essas imagens do Sol em 23 de fevereiro de 2021. O filme começa com uma visão espetacular do Sol pelo Full Sun Imager da EUI. Mostra a região de transição do Sol, a quase 100 000ºC, que separa a cromosfera relativamente fria (a camada acima da fotosfera, a superfície visível do Sol) da muito mais quente corona (a atmosfera externa do Sol, que se estende por milhões de quilômetros no espaço). A imagem então se desvanece para mostrar a baixa coroa do Sol, que é aquecida a cerca de 1 milhão de graus. Ampliar com o Imager de alta resolução em luz ultravioleta extrema (cores amarelas) destaca os detalhes da corona. Segue-se uma comparação deslizante lado a lado com a cromosfera solar fria, fotografado pelo canal alfa de Lyman do gerador de imagens de alta resolução (cores rosa). Finalmente, o zoom em comprimentos de onda ultravioleta extremos revela fogueiras solares, que são os menores e brilhantes loops nessas imagens. Eles são comparados a explosões solares em miniatura, manifestando-se como clarões de curta duração na coroa inferior e parecem estar enraizados nas concentrações de fluxo magnético da cromosfera. Simulações de computador replicando as fogueiras sugerem que elas podem desempenhar um papel no aquecimento da coroa. Crédito: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA e parecem estar enraizados nas concentrações de fluxo magnético da cromosfera. Simulações de computador replicando as fogueiras sugerem que elas podem desempenhar um papel no aquecimento da coroa. Crédito: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA e parecem estar enraizados nas concentrações de fluxo magnético da cromosfera. Simulações de computador replicando as fogueiras sugerem que elas podem desempenhar um papel no aquecimento da coroa. Crédito: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA
"Nosso modelo calcula a emissão, ou energia, do Sol como você esperaria que um instrumento real medir", explica Hardi. "O modelo gerou brilhos exatamente como as fogueiras. Além disso, ele traça as linhas do campo magnético , permitindo-nos ver as mudanças do campo magnético dentro e ao redor dos eventos de clareamento ao longo do tempo, nos dizendo que um processo chamado reconexão de componentes parece ser No trabalho".
A reconexão é um fenômeno bem conhecido pelo qual as linhas do campo magnético de direção oposta se quebram e se reconectam, liberando energia quando o fazem. A reconexão típica acontece entre as linhas de campo apontando em direções opostas, mas com a chamada reconexão de componentes as linhas de campo são quase paralelas, apontando em uma direção semelhante, com a reconexão acontecendo, portanto, em ângulos muito pequenos.
"Nosso modelo mostra que a energia liberada dos iluminadores por meio da reconexão dos componentes pode ser suficiente para manter a temperatura da coroa solar prevista a partir de observações", diz Yajie.
"Em um de nossos estudos de caso , descobrimos que a destorção de um cabo de fluxo [linhas de campo magnético helicoidal enrolando em torno de um eixo comum] inicia o aquecimento", acrescenta Hardi. "É empolgante encontrar essas variações e estamos ansiosos para ver que novas percepções nossos modelos trazem para nos ajudar a melhorar nossas teorias sobre os processos por trás do aquecimento".
A equipe avisa que ainda é muito cedo. Eles usaram o modelo para observar sete dos eventos mais brilhantes gerados em sua simulação, que provavelmente correspondem às maiores fogueiras observadas pelo EUI. A chave para o avanço do estudo serão as observações conjuntas entre o EUI e o Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) e o espectrógrafo Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) assim que a missão científica da Solar Orbiter começar em novembro. O PHI revelará o campo magnético do Sol e como ele muda na superfície, enquanto o SPICE medirá a temperatura e a densidade da corona.
Trabalho em equipe
Uma visão mais aprofundada das fogueiras também foi possibilitada pelo emparelhamento com o Solar Dynamics Observatory da NASA, que está em órbita ao redor da Terra, para triangular a altura das fogueiras na atmosfera solar.
"Para nossa surpresa, as fogueiras estão localizadas bem abaixo da atmosfera solar, apenas alguns milhares de quilômetros acima da superfície solar, a fotosfera", disse David Berghmans, Pesquisador Principal da EUI. "É muito cedo e ainda estamos aprendendo muito sobre as características da fogueira. Por exemplo, embora as fogueiras pareçam pequenas voltas coronais, seu comprimento é, em média, um pouco curto para a altura, sugerindo que só vemos parte delas pequenos loops. Mas nossa análise preliminar também mostra que as fogueiras realmente não mudam sua altura durante sua vida, deixando-as de lado de características semelhantes às do jato".
Vídeo:https://youtu.be/-gCcFU8HqOM
Evolução de uma fogueira solar. Crédito: Chen et al (2021)
Compreender as características das fogueiras e seu lugar entre outros fenômenos solares conhecidos permitirá aos cientistas mergulhar mais fundo no problema do aquecimento da coroa solar.
"Como é fantástico já ter dados tão promissores que podem fornecer uma visão sobre um dos maiores mistérios da física solar antes mesmo de o Solar Orbiter ter começado sua fase de ciência nominal", disse Daniel Müller, cientista do projeto Solar Orbiter da ESA. "Nossa missão tem a sorte de se basear no incrível trabalho de base daqueles que já voaram antes e nas teorias e modelos já apresentados nas últimas décadas. Estamos ansiosos para ver quais detalhes estão faltando no Solar Orbiter - e no solar comunidade que trabalha com nossos dados - contribuirá para resolver questões em aberto neste campo empolgante".
A Solar Orbiter está atualmente em 'fase de cruzeiro", focada principalmente na calibração de instrumentos, e iniciará observações coordenadas entre seu conjunto de dez instrumentos de sensoriamento remoto e in situ a partir de novembro deste ano.
Solar Orbiter é uma missão espacial de colaboração internacional entre a ESA e a NASA.
"Iluminações transitórias de pequena escala na silenciosa corona solar: um modelo para fogueiras observadas com Solar Orbiter" por Y. Chen et al, aceito para publicação na Astronomy and Astrophysics .
"Iluminação ultravioleta ultravioleta do sol observada por Solar Orbiter / EUI" por D. Berghmans et al, aceito para publicação na Astronomy and Astrophysics
"Estereoscopia de raios ultravioleta ultravioleta do sol observados por Solar Orbiter / EUI" por A. Zhukov et al, foi submetido à Astronomy and Astrophysics .
Mais informações: Y. Chen et al. Iluminações transitórias de pequena escala na silenciosa corona solar: um modelo para fogueiras observadas com Solar Orbiter, Astronomy & Astrophysics (2021). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202140638
D. Berghmans et al. Iluminação ultravioleta do sol silenciosa observada pelo Solar Orbiter / EUI, Astronomy & Astrophysics (2021). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202140380
"Estereoscopia de intensidades ultravioletas extremas do Sol observadas por Solar Orbiter / EUI" por A. Zhukov et al, submetido a Astronomy and Astrophysics.
As simulações de computador descritas nesta história foram conduzidas no Max Planck Computing and Data Facility (MPCDF) em Garching, Alemanha.
Os recursos de mídia para a Assembleia Geral da EGU 2021 estão disponíveis em www.egu.eu/gamedia/2021/
Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
