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A atmosfera da Terra se estende até a Lua...e além dela.




A camada gasosa que envolve a Terra chega a 630 mil quilômetros de distância, ou 50 vezes o diâmetro do nosso planeta, segundo um novo estudo baseado em observações do Observatório Solar e Heliosférico da ESA / NASA, SOHO, publicado no Journal of Geophysical da AGU. 

Geocorona da Terra a partir da lua. A Terra e seu envelope de hidrogênio, ou geocorona, visto da lua. Esta foto ultravioleta foi tirada em 1972 com uma câmera operada por astronautas da Apollo 16 na Lua. Crédito: NASA

"A lua voa através da atmosfera da Terra", diz Igor Baliukin, do Instituto de Pesquisa Espacial da Rússia, principal autor do artigo apresentando os resultados. 
"Nós não sabíamos disso até que tiramos a poeira das observações feitas há duas décadas pela sonda SOHO."

Onde nossa atmosfera se une ao espaço exterior, há uma nuvem de átomos de hidrogênio chamada geocorona. Um dos instrumentos da espaçonave, o SWAN, usou seus sensores sensíveis para traçar a assinatura de hidrogênio e detectar precisamente o quão longe estão os arredores da geocorona. Essas observações só poderiam ser feitas em certas épocas do ano, quando a Terra e sua geocorona aparecessem para o SWAN.

Para planetas com hidrogênio em suas exospheres, o vapor de água é frequentemente visto mais próximo de sua superfície. Esse é o caso da Terra, Marte e Vênus.

"Isso é especialmente interessante quando se procura por planetas com potenciais reservatórios de água além do nosso sistema solar", explica Jean-Loup Bertaux, co-autor e ex-investigador principal do SWAN.

O primeiro telescópio na Lua, colocado por astronautas da Apollo 16 em 1972, capturou uma imagem evocativa da geocorona em torno da Terra e brilhando intensamente em luz ultravioleta.

"Naquela época, os astronautas na superfície lunar não sabiam que estavam realmente inseridos nos arredores da geocorona", diz Jean-Loup.

A extensão da geocorona da Terra. Onde a atmosfera da Terra se funde com o espaço exterior, existe uma nuvem de átomos de hidrogênio chamada geocorona. Nota: a ilustração não está em escala. Crédito: ESA


Nuvem de hidrogênio

O sol interage com átomos de hidrogênio através de um determinado comprimento de onda da luz ultravioleta chamado Lyman-alfa, que os átomos podem absorver e emitir. Como esse tipo de luz é absorvida pela atmosfera da Terra, ela só pode ser observada do espaço.

Graças à sua célula de absorção de hidrogênio, o instrumento SWAN poderia medir seletivamente a luz Lyman-alpha da geocorona e descartar átomos de hidrogênio mais longe no espaço interplanetário.

O novo estudo revelou que a luz do sol comprime átomos de hidrogênio na geocorona no lado diurno da Terra, e também produz uma região de densidade aumentada no lado da noite. A região mais densa ao lado do dia do hidrogênio ainda é bastante esparsa, com apenas 70 átomos por centímetro cúbico a 60.000 quilômetros acima da superfície da Terra e cerca de 0,2 átomos na distância da lua.

"Na Terra, chamamos de vácuo, então essa fonte extra de hidrogênio não é significativa o suficiente para facilitar a exploração espacial", diz Igor. A boa notícia é que essas partículas não representam uma ameaça para os viajantes espaciais em futuras missões tripuladas que orbitam a lua.

"Há também radiação ultravioleta associada à geocorona, já que os átomos de hidrogênio espalham a luz solar em todas as direções, mas o impacto sobre os astronautas na órbita lunar seria insignificante comparado à principal fonte de radiação - o sol", diz Jean-Loup Bertaux.

No lado negativo, a geocorona da Terra poderia interferir nas futuras observações astronômicas realizadas nas proximidades da lua.
"Os telescópios espaciais observando o céu em comprimentos de onda ultravioleta para estudar a composição química de estrelas e galáxias precisariam levar isso em conta", acrescenta Jean-Loup.

Observação SOHO do geocorona. A intensidade da emissão de átomos de hidrogênio na parte mais externa da atmosfera da Terra, a geocorona, medida pelo instrumento SWAN a bordo do Observatório Solar e Heliosférico da ESA / NASA, SOHO. Baixa intensidade é indicada em azul, alta intensidade em vermelho. Os dados revelaram que a geocorona se estende bem além da órbita da Lua, alcançando até 630.000 quilômetros acima da superfície da Terra, ou 50 vezes o diâmetro do nosso planeta. A Terra está localizada no centro da área branca, pequena demais para ser visível nesta escala; a extensão da órbita da Lua ao redor da Terra é indicada como uma elipse pontilhada para referência. Crédito: ESA / NASA / SOHO / SWAN; I. Baliukin et al (2019)


O poder dos arquivos
Lançado em dezembro de 1995, o observatório espacial SOHO vem estudando o sol desde o núcleo profundo até a coroa externa e o vento solar há mais de duas décadas. O satélite orbita em torno do primeiro ponto de Lagrange (L1), a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra em direção ao sol.

Esta localização é um bom ponto de observação para observar a geocorona de fora. O instrumento SWAN do SOHO obteve imagens da Terra e de sua atmosfera estendida em três ocasiões entre 1996 e 1998.

A equipe de pesquisa de Jean-Loup e Igor na Rússia decidiu recuperar esse conjunto de dados dos arquivos para análise posterior. Essas visões únicas de toda a geocorona vistas do SOHO estão agora lançando nova luz sobre a atmosfera da Terra.

"Dados arquivados há muitos anos podem ser explorados para novas ciências", diz Bernhard Fleck, cientista do projeto ESA SOHO. "Esta descoberta destaca o valor dos dados coletados há mais de 20 anos e o excepcional desempenho do SOHO."



Mais informações: I. I. Baliukin et al. Mapeamento de Lyman-α SWAN / SOHO: o Geocorona de Hidrogênio Estende-se Bem Além da Lua, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2019). DOI: 10.1029 / 2018JA026136
Referência de periódico: Journal of Geophysical Research
Fornecido por: American Geophysical Union
Fonte: https://phys.org