O mesmo fenômeno que causa as auroras, as cortinas mágicas de luz verde frequentemente visíveis das regiões polares da Terra, causa o esgotamento da camada de ozônio mesosférica. 

No geoespaço, o satélite Arase observa ondas de coro e elétrons energéticos, enquanto no solo, EISCAT e instrumentos ópticos observam auroras pulsantes e precipitação de elétrons na mesosfera. Crédito: equipe científica ERG

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Esse esgotamento pode ter significância para as mudanças climáticas globais e, portanto, a compreensão desse fenômeno é importante.

Agora, um grupo de cientistas liderado pelo Prof. Yoshizumi Miyoshi, da Universidade de Nagoya, no Japão, observou, analisou e forneceu maiores informações sobre esse fenômeno. As descobertas foram publicadas na revista Nature's Scientific Reports.

Na magnetosfera terrestre - a região do campo magnético ao redor da Terra, os elétrons do sol permanecem presos. As interações entre os elétrons e as ondas de plasma podem fazer com que os elétrons presos escapem e entrem na atmosfera superior da Terra (termosfera). Este fenômeno, denominado precipitação de elétrons, é responsável pelas auroras. Mas, estudos recentes mostram que isso também é responsável pela depleção local da camada de ozônio na mesosfera (abaixo da termosfera) e pode ter um certo impacto em nosso clima.

Além do mais, essa redução do ozônio na mesosfera pode estar ocorrendo especificamente durante as auroras. E embora os cientistas tenham estudado a precipitação de elétrons em relação às auroras, não foram capazes de elucidar suficientemente como ela causa o esgotamento do ozônio mesosférico.

O Prof. Miyoshi e a equipe aproveitaram a oportunidade para mudar essa narrativa durante uma tempestade geomagnética moderada sobre a Península Escandinava em 2017. Eles apontaram suas observações para "aurora pulsantes" (PsA), um tipo de aurora tênue. Suas observações foram possíveis por meio de experimentos coordenados com o radar European Incoherent Scatter (EISCAT) (a uma altitude entre 60 e 120 km, onde ocorre o PsA), a espaçonave japonesa Arase e a rede de câmeras all-sky.

Dados da Arase mostraram que os elétrons presos na magnetosfera terrestre têm uma ampla faixa de energia. Também indicava a presença de ondas chorus, uma espécie de onda eletromagnética de plasma, naquela região do espaço. Simulações de computador mostraram que Arase havia observado ondas de plasma causando precipitações desses elétrons em toda a ampla faixa de energia, o que é consistente com as observações do EISCAT na termosfera da Terra.

A análise dos dados do EISCAT mostrou que elétrons de uma ampla faixa de energia, de alguns keV (quilo elétron volts) a MeV (mega elétron volts), precipitam para causar PsA. Esses elétrons carregam energia suficiente para penetrar em nossa atmosfera abaixo de 100 km, até uma altitude de aproximadamente 60 km, onde fica o ozônio mesosférico. Na verdade, simulações de computador usando dados EISCAT mostraram que esses elétrons imediatamente empobrecem o ozônio local na mesosfera (em mais de 10%) ao atingi-lo.

O Prof. Miyoshi explica: "Os PSAs ocorrem quase diariamente, estão espalhados por grandes áreas e duram horas. Portanto, a redução da camada de ozônio por causa desses eventos pode ser significativa." Falando da maior importância dessas descobertas, o Prof. Miyoshi continua: "Este é apenas um estudo de caso. Mais estudos estatísticos são necessários para confirmar quanta destruição de ozônio ocorre na atmosfera média por causa da precipitação de elétrons. Afinal, o impacto desse fenômeno no clima pode potencialmente impactar a vida moderna."

Mais informações:

Y. Miyoshi et al, Penetration of MeV electrons into the mesosphere que acompanha as auroras pulsantes, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-92611-3

- Fornecido pela Universidade de Nagoya

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Referência:

Under the northern lights: Mesospheric ozone layer depletion explained. Phys Org, 20, ago. 2021. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-08-northern-mesospheric-ozone-layer-depletion.html>. Acesso em: 20, ago. 2021.