Uma colaboração entre físicos e cientistas cidadãos levou à descoberta de uma forma desconhecida de aurora boreal. Denominada “as dunas”, a espetacular forma de aurora está dando novas pistas sobre a mesopausa, uma das últimas camadas da atmosfera da Terra.

A pesquisa publicada nesta quarta-feira na revista AGU Advances descreve as auroras de dunas, que aparecem como ondas ondulantes e de tonalidade verde no céu noturno.

As dunas surgem na atmosfera superior e provavelmente representam um processo físico previamente desconhecido. A física Minna Palmroth da Universidade de Helsinki e seus colegas são os primeiros a documentar este tipo de aurora, mas a descoberta não teria sido possível sem a ajuda de cientistas cidadãos.

Essa história começa em 2018, quando Palmroth estava preparando um livro chamado Revontulibongarin opas, que em finlandês significa “guia para observadores da aurora boreal”. As formas de aurora vêm em vários tipos, e cada uma está associada a um conjunto específico de processos físicos que acontecem ao longo da borda do espaço. O projeto do livro de Palmroth, que surgiu de seu trabalho com os entusiastas de auroras boreais no Facebook, descreveu várias formas aurorais, mas seus leitores notaram que um certo tipo de aurora vista no livro não havia sido categorizada. Eles o chamaram de “dunas”.

“Eu olhei as fotos e pensei, talvez precisemos fazer uma nova categoria, porque elas não pareciam nada que eu tivesse visto antes”, disse Palmroth ao Gizmodo. “Então começamos a investigar isso juntos, usando as fotos dos cidadãos como dados científicos, e como não tínhamos feito esse tipo de coisa antes, tivemos que desenvolver novos métodos”.

Novas formas de auroras não são descobertas todos os dias. Um efeito atmosférico conhecido como STEVE fez manchetes recentemente, mas esse estranho show de luzes não é tecnicamente uma aurora, mas um fenômeno óptico que ainda precisa de uma explicação.

As auroras, por outro lado, ocorrem quando partículas solares interagem com gases na ionosfera terrestre (a parte da atmosfera do nosso planeta que é ionizada pela radiação solar e cósmica). O nitrogênio reage por meio do azul e roxo brilhantes, enquanto o oxigênio emite luz verde e vermelha. No caso das dunas recentemente documentadas, acredita-se que estas auroras monocromáticas são ondas brilhantes de átomos de oxigênio, que estão sendo atingidas por correntes de elétrons, de acordo com a nova pesquisa.

Por um acaso, as dunas apareceram no céu noturno em 7 de outubro de 2018 – poucos dias antes da data prevista para a publicação do livro de Palmroth. Observadores amadores capturaram várias fotos das dunas ao mesmo tempo, a partir de diferentes locais na Finlândia. Fotos tiradas pelos cientistas cidadãos coletadas em outros lugares em diferentes momentos formaram posteriormente a “espinha dorsal” do novo estudo, como os autores escreveram no artigo.

Usando estrelas de fundo como pontos de referência, Palmroth e sua equipe conseguiram triangular a posição das dunas de dois locais na Finlândia que estão separados por 172 quilômetros. Os resultados mostraram que as dunas estavam a uma altitude de 100 quilômetros. Para o evento de 7 de outubro de 2018, a distância entre cada ondulação auroral, ou comprimento de onda, foi medida em cerca de 45 quilômetros, com base no aparecimento de seis dunas consecutivas.

Neste diagrama, uma onda de gravidade em ziguezague (branca) sobe e se curva na atmosfera superior, causando um aumento na densidade dos átomos de oxigênio na mesosfera. As partículas que chegam do Sol excitam estes átomos, causando o seu brilho. Imagem: Jani Närhi

As dunas foram vistas dentro da mesosfera e ligeiramente abaixo da região imediatamente acima dela, conhecida como mesopausa, região limítrofe com a termosfera. Esta parte da atmosfera, onde a atmosfera do nosso planeta se cruza com o espaço, é difícil de estudar, levando os cientistas a se referirem a ela como a “ignorosfera”.

“A ignorosfera é muito alta para radares e balões, mas muito baixa para satélites, portanto, há poucas medidas dela, quase todas de foguetes”, disse Palmroth a Gizmodo.

As dunas provavelmente se formam devido a um aumento da densidade do oxigênio nesta parte do céu. Os pesquisadores atribuíram isso a um efeito chamado “furo mesosférico”, que pode ser comparado a um macaréu, quando acontece o choque das águas de um rio caudaloso com as ondas durante o início da maré enchente.

Mais tecnicamente, os furos mesosféricos são “um tipo de perturbação da onda de gravidade que se propaga pelo ar, por vezes criando padrões de ondulação em nuvens de alta altitude que podem ser vistas a olho nu”, de acordo com a União Geofísica Americana.

Como Palmroth explicou ao Gizmodo, mais luzes de aurora acontecem em lugares onde o oxigênio é denso, e menos luzes de aurora acontecem onde o oxigênio é escasso. As ondas de perfuração estão fazendo com que a densidade de oxigênio aumente e diminua, “e é por isso que vemos as dunas”, disse ela.

Isto é importante porque os pesquisadores são capazes de “ver” o furo em virtude da aurora, o que nunca foi feito antes. “Investigando as dunas, podemos obter informações sobre as ondas do furo”, disse Palmroth. Além disso, a presença desses furos mesosféricos na ignorosfera pode dar aos cientistas uma nova forma de investigar essa região, acrescentou.

Para o futuro, Palmroth gostaria de recolher mais observações das dunas para permitir mais pesquisas. Mais uma vez, os esforços dos observadores amadores das dunas seriam bem-vindos.

“Foi muito bom trabalhar com os cientistas cidadãos”, disse Palmroth. “Gostamos muito.”