Quando um raio cai, os elétrons descem em torrentes. Em um novo estudo, pesquisadores da University of Colorado Boulder, liderados por um aluno de graduação, descobriram uma nova conexão entre o clima na Terra e o clima espacial. A equipe utilizou dados de satélite para revelar que tempestades de raios em nosso planeta podem desalojar elétrons particularmente de alta energia, ou "extraquentes", do cinturão de radiação interno — uma região do espaço envolvida por partículas carregadas que cercam a Terra como uma câmara de ar.

Os resultados da equipe podem ajudar satélites e até astronautas a evitar radiação perigosa no espaço. Esse é um tipo de chuva torrencial em que você não quer ser pego, disse o autor principal e aluno de graduação Max Feinland.

O estudo foi publicado em 8 de outubro na revista Nature Communications.

As descobertas lançam um olhar para os cinturões de radiação, que são gerados pelo campo magnético da Terra. Lauren Blum, coautora do artigo e professora assistente no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP) da CU Boulder, explicou que duas dessas regiões circundam nosso planeta: embora se movam muito ao longo do tempo, o cinturão interno tende a começar a mais de 600 milhas acima da superfície. O cinturão externo começa aproximadamente a 12.000 milhas da Terra. Esses flutuadores de piscina no espaço prendem partículas carregadas fluindo em direção ao nosso planeta do sol, formando uma espécie de barreira entre a atmosfera da Terra e o resto do sistema solar.

Mas eles não são exatamente herméticos. Cientistas, por exemplo, sabem há muito tempo que elétrons de alta energia podem cair em direção à Terra do cinturão de radiação externo. Blum e seus colegas, no entanto, são os primeiros a detectar uma chuva semelhante vinda do cinturão interno.

A Terra e o espaço, em outras palavras, podem não ser tão separados quanto parecem.

"O clima espacial é realmente impulsionado tanto de cima quanto de baixo", disse Blum.

É uma prova do poder do raio.

Quando um raio brilha no céu da Terra, essa explosão de energia também pode enviar ondas de rádio em espiral para o espaço profundo. Se essas ondas atingirem elétrons nos cinturões de radiação , elas podem soltá-los — um pouco como sacudir seu guarda-chuva para tirar a água. Em alguns casos, essa "precipitação de elétrons induzida por raios" pode até mesmo influenciar a química da atmosfera da Terra .

Até o momento, os pesquisadores haviam coletado apenas medições diretas de elétrons de menor energia, ou "mais frios", que caíam do cinturão de radiação interno.

"Normalmente, o cinto interno é considerado meio chato", disse Blum. "Ele é estável. Está sempre lá."

A nova descoberta de sua equipe aconteceu quase por acidente. Feinland estava analisando dados do satélite Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) da NASA, agora desativado, quando viu algo estranho: aglomerados do que pareciam ser elétrons de alta energia se movendo pelo cinturão interno.

"Mostrei a Lauren alguns dos meus eventos, e ela disse: 'Não é onde eles deveriam estar'", disse Feinland. "Alguma literatura sugere que não há elétrons de alta energia no cinturão interno."

A equipe decidiu investigar mais a fundo.

No total, Feinland contou 45 surtos de elétrons de alta energia no cinturão interno de 1996 a 2006. Ele comparou esses eventos a registros de raios na América do Norte. Com certeza, alguns dos picos de elétrons pareciam acontecer menos de um segundo após os raios atingirem o solo.

Aqui está o que a equipe acha que está acontecendo: após um raio, ondas de rádio da Terra dão início a uma espécie de jogo de pinball maníaco no espaço. Elas batem em elétrons no cinturão interno, que então começam a saltar entre os hemisférios norte e sul da Terra — indo e voltando em apenas 0,2 segundos.

E cada vez que os elétrons ricocheteiam, alguns deles caem do cinturão e entram na nossa atmosfera.

"Você tem uma grande bolha de elétrons que ricocheteia, e então retorna e ricocheteia novamente", disse Blum. "Você verá esse sinal inicial, e ele decairá."

Blum não tem certeza de com que frequência tais eventos acontecem. Eles podem ocorrer principalmente durante períodos de alta atividade solar, quando o sol expele muitos elétrons de alta energia, estocando o cinturão interno com essas partículas.

Os pesquisadores querem entender melhor esses eventos para que possam prever quando eles provavelmente ocorrerão, o que pode ajudar a manter as pessoas e os aparelhos eletrônicos em órbita seguros.

Feinland, por sua vez, é grato pela oportunidade de estudar essas magníficas tempestades.

"Eu nem percebi o quanto gostava de pesquisa até fazer este projeto", disse ele.

Outros coautores do novo estudo incluem Robert Marshall, professor associado do Departamento Ann e HJ Smead de Ciências da Engenharia Aeroespacial da CU Boulder, Longzhi Gan da Universidade de Boston, Mykhaylo Shumko do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins e Mark Looper da The Aerospace Corporation.