Às 20:01 (ET) de 10 de outubro de 2018, um raio brilhou dentro de uma nuvem de tempestade a leste da ilha indonésia de Sulawesi. A Estação Espacial Internacional (ISS) estava passando acima dela na época, e um conjunto de instrumentos observaram o raio produzir um flash de radiação gama – e, simultaneamente, emitir um anel brilhante de luz ultravioleta e visível na camada superior da atmosfera.

Os cientistas apresentaram na terça-feira (10) os resultados dessa observação, a primeira a capturar um flash de raios gama terrestre, ou TGF, e o componente de luz visível de um Elve, um disco escuro da radiação ionosférica. Essa observação fornece mais evidências da conexão entre raios, radiação produzida por tempestades e fenômenos eletromagnéticos no topo da atmosfera, enquanto ilustra mais das curiosidades radioativas selvagens que o clima pode gerar.



“Com nossas tempestades aqui, na troposfera, estamos realmente batendo à porta do espaço”, disse Torsten Neubert, pesquisador da Universidade Técnica da Dinamarca e principal autor do estudo, ao Gizmodo. Em outras palavras, as tempestades na região mais baixa da atmosfera estão produzindo efeitos a 100 quilômetros de altitude, na fronteira entre a Terra e o espaço.

Os fortes campos elétricos dentro das tempestades de raios têm a capacidade de acelerar partículas, assim como os coletores de partículas usados ​​pelos físicos.

Essas partículas aceleradas podem emitir um flash de luz de alta energia chamado raios gama através de uma reação em cadeia descontrolada dentro da nuvem, resultando no TGF. Enquanto isso, os Elves (sigla em inglês para “Emissão de luz e perturbações de frequência muito baixa devido a fontes de pulso eletromagnético”) são eventos comuns, mas difíceis de ver, que iluminam áreas a algumas centenas de quilômetros de diâmetro na borda do espaço. Elves são produzido por pulsos eletromagnéticos de alta amplitude que viajam até a ionosfera e agitam partículas para produzir luz. Os TGFs já são associados a pulsos de rádio brilhantes em tempestades, e esse pulso de rádio provavelmente acompanharia também o pulso eletromagnético gerador de Elves – mas há poucas observações do processo ocorrendo em tempo real.

Esses pesquisadores observaram que a nuvem de tempestade produz um intenso campo elétrico e um líder, áreas de conexão de plasma na nuvem de carga oposta – o início do raio. Então, eles viram o sinal óptico e as emissões ultravioletas começarem ao lado do TGF, que durou apenas 30 a 40 microssegundos (existem 1 milhão de microssegundos em um segundo). Então, o relâmpago produziu um pulso de corrente elétrica que viajou para cima, iniciando o Elve. Os pesquisadores propõem que a inicialização do líder produziu o TGF e, em seguida, o raio dentro da nuvem produziu o pulso eletromagnético e, por sua vez, o Elve, de acordo com o artigo publicado hoje na Science.

Os astrônomos usaram um instrumento a bordo do ISS chamado Monitor de Interações Espaço-Atmosfera (ASIM), que possui dois detectores de raios-x e raios gama, três detectores de luz visível e ultravioleta e duas câmeras de luz visível, todas apontadas para baixo. Os dados do ASIM acompanham os dados da World Wide Lightning Location Network, que monitora tempestades que produzem raios com sensores terrestres em todo o mundo.

David Smith, professor associado de física da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, que não participou do estudo, disse ao Gizmodo que essa pesquisa torna clara a conexão entre raios, TGFs e a contrapartida óptica dos Elves indo além de apenas um trabalho teórico. Também demonstra que o ASIM está funcionando e que tem a capacidade de determinar os detalhes desses processos.

A colaboração internacional por trás do ASIM continuará trabalhando para entender os muitos mistérios que impulsionam os intensos fenômenos que acompanham os raios. E, segundo Neubert, esses resultados mostram que o investimento no experimento valeu a pena.