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SONDAS VAN ALLEN DESCOBREM SURPRESA EM REDOR DA TERRA
5 de Março de 2013

 

Após grande parte dos lançamentos espaciais científicos, os investigadores esperam pacientemente durante meses à medida que os instrumentos a bordo são ligados um a um, lentamente trazidos para desempenho total, e testados para garantir que funcionam em plena capacidade. É um rito de passagem para qualquer novo satélite no espaço, e um calendário do género estava delineado para as sondas Van Allen da NASA quando foram lançadas a 30 de Agosto de 2012, com o objectivo de estudar duas cinturas gigantes de radiação que rodeiam a Terra.

Mas um grupo de cientistas da missão tentou mudar os planos. Pediram que o instrumento REPT (Relativistic Electron Proton Telescope) fosse ligado mais cedo - apenas três dias após o lançamento - a fim das suas observações coincidirem com outra missão chamada SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer), que estava no fim e em breve faria reentrada na atmosfera.

Foi uma decisão de sorte. Pouco antes do REPT ser ligado, a actividade solar enviou energia na direcção da Terra, que fez inchar as cinturas de radiação. O instrumento REPT trabalhou bem a partir do momento em que foi ligado a 1 de Setembro. Fez observações destas novas partículas presas nas cinturas, registando as suas altas energias e o aumento do tamanho das cinturas.

Nisto, aconteceu algo que ninguém tinha visto antes: as partículas assentaram numa nova configuração, mostrando uma cintura extra, uma terceira faixa que se estendia para o espaço. Poucos dias após o lançamento, as sondas Van Allen mostraram aos cientistas algo que iria reescrever livros.

"Ao quinto dia de operações do REPT, podíamos traçar as nossas observações e observar a formação de uma terceira cintura de radiações," afirma Shri Kanekal, cientista adjunto da missão das sondas Van Allen do Centro Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, e co-autor de um artigo sobre estes resultados. "Começámos a pensar se haveria algo errado com os nossos instrumentos. Verificámos tudo, mas não havia nada de errado com eles. A terceira cintura persistiu lindamente, dia após dia, semana após semana, durante quatro semanas."

Os cientistas publicaram os seus resultados na edição de 28 de Fevereiro da revista Science. A Incorporação desta nova configuração nos seus modelos das cinturas de radiação, proporcionou aos cientistas novas pistas sobre as mudanças das configurações das cinturas - uma região que às vezes pode inchar dramaticamente em resposta à energia recebida do Sol, afectando satélites e naves espaciais ou constituindo potenciais ameaças ao voo espacial tripulado.

As Cinturas de Van Allen foram descobertas com os primeiros lançamentos de satélites em 1958 por James Van Allen. As missões subsequentes têm observado partes das cinturas - incluindo o SAMPEX, que observou as cinturas debaixo - mas o que causa tal variação dinâmica nas cinturas tem permanecido um pouco misterioso. De facto, tempestades solares semelhantes têm por vezes provocado efeitos completamente diferentes nas cinturas, outras vezes sem nenhumas mudanças.

As sondas Van Allen consistem de duas sondas idênticas com a missão de mapear esta região em grande detalhe, catalogando uma ampla gama de energias e partículas e acompanhando as inúmeras ondas magnéticas que pulsam na área, por vezes expelindo partículas até velocidades tão frenéticas que por vezes escapam completamente das cinturas.

"Nós temos muitos dados obtidos por missões como SAMPEX," afirma Daniel Baker, investigador principal do REPT, da Universidade do Colorado em Boulder, e o autor principal do artigo publicado na revista Science. "Mas nunca estivemos na própria garganta do acelerador, operando a algumas centenas de quilómetros acima da nossa cabeça, acelerando estas partículas até velocidades incríveis."

Nos seus primeiros seis meses em órbita, os instrumentos a bordo das sondas Van Allen trabalharam excepcionalmente bem e os cientistas estão entusiasmados com a "enxurrada" de observações enviadas com uma clareza sem precedentes. Esta é a primeira vez que os cientistas foram capazes de reunir um conjunto tão completo de dados sobre as cinturas, com a vantagem adicional de ter duas sondas separadas que podem mostrar melhor como os eventos varrem a área.

A descoberta de algo novo no espaço como esta terceira cintura de radiação tem mais implicações do que o simples conhecimento da possibilidade uma terceira cintura. Numa região do espaço que permanece tão misteriosa, quaisquer observações que ligam determinadas causas a certos efeitos acrescentam outra peça de informação ao puzzle.

Baker gosta de comparar as cinturas de radiação com os anéis de partículas num acelerador de física de partículas. Nos aceleradores, os campos magnéticos são usados para manter as partículas em órbita num círculo, enquanto as ondas de energia são usadas para acelerar as partículas a velocidades cada vez maiores. Nestes aceleradores, tudo tem de ser cuidadosamente sintonizado para o tamanho e forma do referido anel, e para as características de tais partículas. As Cinturas de Van Allen dependem de semelhante ajuste fino. Dado que os cientistas vêm os anéis somente em determinados lugares e em certos momentos, podem determinar apenas que partículas e ondas devem estar a causar esta geometria. Cada novo conjunto de observações ajuda a estreitar o campo ainda mais.

"Nós podemos proporcionar estas novas observações aos teóricos que modelam o que está a acontecer nas cinturas," afirma Kanekal. "A Natureza presenteia-nos este evento - que está lá, é um facto, não podemos argumentar que não existe. Porque é que a terceira cintura persiste por quatro semanas? Porque é que muda? Todas estas informações ensinam-nos mais sobre o espaço."

Os cientistas já têm teorias sobre que tipo de ondas varrem partículas na "zona" entre as primeiras duas cinturas. Agora, têm que elaborar modelos para encontrar quais as ondas que têm as características ideais para varrer partículas para uma nova cintura. Outra observação tantalizante para explorar reside no acompanhamento das causas da nova região: a 31 de Agosto de 2012, um longo filamento de material solar, que estava pairando na atmosfera do Sol, irrompeu para o espaço. Baker diz que este pode provocado a onda de choque que levou à formação do terceiro anel poucos dias depois. Além disso, a nova cintura foi virtualmente aniquilada quatro semanas após o seu aparecimento, por uma outra poderosa onda de choque interplanetária oriunda do Sol. A capacidade de observar tal evento em acção providencia ainda mais dados para as teorias das Cinturas de Van Allen.

Apesar dos 55 anos passados desde a descoberta das cinturas de radiação, há ainda muito por investigar e explicar, e poucos dias após o lançamento, as sondas Van Allen mostraram que as cinturas ainda são capazes de surpreender.

"Considero-nos muito felizardos," afirma Baker. "Ao ligar os nossos instrumentos desta maneira, tendo grande orgulho nos nossos engenheiros e com confiança de que os instrumentos trabalhariam imediatamente e com a cooperação do Sol para despoletar o sistema da maneira como despoletou - foi uma oportunidade extraordinária. Valida a importância desta missão e mostra quão importante é revisitar as Cinturas de Van Allen com novos olhos."

Links:

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NASA (comunicado de imprensa)
NASA - 2 (comunicado de imprensa)
Universidade de New Hampshire (comunicado de imprensa)
Universidade do Colorado (comunicado de imprensa)
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Scientific American
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Cinturas de Van Allen:
Wikipedia

Sondas Van Allen:
NASA
NASA - 2
Wikipedia


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Duas faixas gigantes de radiação, conhecidas como Cinturas de Van Allen, em redor da Terra, foram descobertas em 1958. Em 2012, observações pelas sondas Van Allen mostraram que uma terceira cintura pode por vezes aparecer. A radiação é que vista em amarelo, com o verde representando os espaços entre as cinturas.
Crédito: NASA/Sondas Van Allen/Centro Goddard
(clique na imagem para ver versão maior)


A 31 de Agosto de 2012, uma proeminência gigante surgiu no Sol, expelindo partículas e uma onda de choque que viajou perto da Terra. Este evento pode ter sido uma das causas do aparecimento de uma terceira cintura de radiação em torno da Terra uns poucos dias depois, um fenómeno observado pela primeira vez pelas recém-lançadas sondas Van Allen. Esta imagem da proeminência antes da erupção foi capturada pela sonda SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA.
Crédito: NASA/SDO/AIA/Centro Goddard
(clique na imagem para ver versão maior)

 
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