O professor Vikas Sonwalker e o professor assistente Amani Reddy identificaram um novo tipo de onda que carrega energia de raio. Esta entra na ionosfera a baixas altitudes até a magnetosfera. A energia é refletida na fronteira mais baixa da ionosfera, a 88,5 km de altitude, no hemisfério oposto.
A ionosfera é uma camada da atmosfera externa da Terra caracterizada por uma grande concentração de íons e elétrons. É ionizada pela radiação solar e raios cósmicos, que a tornam condutivas e cruciais para comunicação de rádio, por refletir e modificar as ondas de rádio.
Já a magnetosfera é uma região ao redor da Terra criada pelo campo magnético dela. Esta camada serve de barreira protetiva, impedindo que a maioria das partículas de ventos solares chegue na atmosfera e prejudique a vida e a tecnologia.
De acordo com os autores, acreditava-se anteriormente que a energia de raio, ao entrar na ionosfera a baixas latitudes, ficava presa e não chegava aos cinturões de radiação — duas camadas de partículas carregadas que rodeiam a Terra e ficam no lugar graças ao campo magnético do planeta.
"Como sociedade, nós dependemos da tecnologia espacial", disse Sonwalker, em comunicado. "Sistemas modernos de comunicação e navegação, satélites e naves com astronautas a bordo se deparam com partículas energéticas nocivas dos cinturões de radiação, que podem danificar eletrônicos e causar câncer."
Ele aponta que compreender como funcionam os cinturões de radiação e os vários tipos de ondas eletromagnéticas é essencial para a realização de operações humanas no espaço. Para os pesquisadores, a descoberta é um tipo de assobiador — onda eletromagnética de frequência baixa gerada por um raio — que chamam de "assobiador de reflexão especular".
A energia de raio que entra na ionosfera a latitudes mais altas chega na magnetosfera como um tipo diferente de assobiador, que passa por uma ou mais reflexões dentro na magnetosfera.
O impacto do assobiador de reflexão especular no cinturão de radiação e seu uso para a compreensão de plasmas magnetosféricos são investigados pela ciência desde a década de 1950. Na nova pesquisa, Sonwalker e Reddy mostram que ambos os tipos de assobiadores — os de reflexão especular e os refletidos magnetosfericamente — coexistem na magnetosfera.
Dados de ondas de plasma das Sondas de Van Allen, da NASA, que operaram entre 2012 e 2019, revelaram que os assobiadores de reflexão especular são parte de um fenômeno comum da magnetosfera.
Gráfico representa caminhos de propagação de ondas de reflexão especular (SR) e ondas magnetosfericamente refletidas (MR) — Foto: Divulgação/Science Advances
Também foram utilizadas informações sobre raios da World Wide Lightning Detection Network, a partir das quais foi desenvolvido um modelo de propagação de onda que, ao considerar assobiadores de reflexão especular, mostrou o dobro da energia de raio chegando na magnetosfera.
A maioria dos raios acontece a baixas latitudes, que são regiões tropicais e subtropicais propensas ao desenvolvimento de tempestades. "Isso sugere que os assobiadores de reflexão especular provavelmente carregam a maior parte da energia de raio para a magnetosfera relativa a eles carregados por assobiadores refletidos magnetosfericamente", explicou Sonwalker.