Os dois anéis de radiação que circundam a Terra, as chamadas Cinturas de Radiação de Van Allen, contêm uma barreira quase impenetrável que impede os electrões mais rápidos, com mais energia, de chegarem à Terra.

As Cinturas de Van Allen são compostas por partículas carregadas, que ali se encontram devido à acção do campo magnético da Terra. Podem aumentar ou diminuir em resposta à energia que recebem do Sol, crescendo às vezes o suficiente para exporem os satélites na órbita baixa da Terra a radiações prejudiciais. A descoberta da região que actua como uma barreira ou escudo dentro das cinturas foi feita usando as Sondas Van Allen, da NASA, lançadas em Agosto de 2012 para o estudo da região. Um artigo sobre estes resultados surgiu na edição de 27 de Novembro de 2014 da revista Nature.

"Esta barreira para os electrões ultra-rápidos é uma característica importante das cinturas", afirmou Dan Baker, cientista espacial na Universidade do Colorado, em Boulder, e primeiro autor do artigo. "Vamos agora estudá-la pela primeira vez, porque nunca tínhamos tido antes medições precisas destes electrões de alta energia."

Compreender o que dá a forma às cinturas de radiação e o que pode afectar a maneira como elas aumentam ou diminuem irá ajudar os cientistas a prever o aparecimento destas alterações e a proteger da radiação os satélites existentes na área.

As Cinturas de Van Allen foram a primeira descoberta da era espacial, e foram medidas com o lançamento do satélite norte-americano Explorer 1, em 1958. Nas décadas seguintes, os cientistas descobriram que o tamanho das duas cinturas podia mudar – havendo por vezes união, ou até, ocasionalmente, a separação em três cinturas diferentes. Mas, em geral, a cintura interna estende-se dos 650 aos 9600 quilómetros acima da superfície da Terra e a externa dos 13500 aos 58000 quilómetros.

Normalmente, há um espaço quase vazio a separar as cinturas. Mas o que as mantém separadas? Porque existe uma região sem electrões entre as cinturas?

Aqui, entra a barreira recém-descoberta. Os dados das Sondas de Van Allen mostram que a fronteira interna da cintura externa é, de facto, altamente pronunciada. Para os electrões mais rápidos, de maior energia, essa fronteira é nítida e, em circunstâncias normais, os electrões não podem simplesmente penetrar através dela.

"Quando olhamos para os electrões de maior energia, eles só podem penetrar até uma determinada distância da Terra", disse Shri Kanekal, cientista da missão para as Sondas de Van Allen no Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt, Maryland, e co-autor do artigo. "Isto é completamente novo. Decididamente não estávamos à espera."

A equipa analisou as causas possíveis. Determinaram que as transmissões geradas pelos humanos não eram responsáveis pela barreira. Analisaram também as causas físicas. Poderia a própria forma do campo magnético ao redor da Terra ser responsável? Esta possibilidade foi estudada, mas excluída. E quanto à presença de outras partículas espaciais? Esta pareceu ser a causa mais provável.

As cinturas de radiação não são as únicas estruturas de partículas ao redor da Terra. Uma gigantesca nuvem de partículas carregadas, relativamente frias, chamada plasmasfera preenche a região mais exterior da atmosfera da Terra, começando a cerca de 950 quilómetros de altitude e estendendo-se parcialmente para dentro da cintura externa de Van Allen. As partículas no limite exterior da plasmasfera provocam a dispersão das partículas da cintura de radiação externa, removendo-as da cintura.

Este efeito de dispersão é bastante fraco e poderia não ser suficiente para manter os electrões da fronteira no lugar, excepto por um capricho da geometria: os electrões da cintura de radiação movem-se incrivelmente depressa, mas não em dilecção à Terra. Em vez disso, movem-se em círculos gigantes à volta da Terra. Os dados das Sondas de Van Allen mostram que, na direcção da Terra, os electrões mais energéticos têm muito pouco movimento - apenas um deslocamento suave e lento que ocorre ao longo de meses. Este movimento é tão lento e fraco que pode ser impedido pela dispersão causada pela plasmasfera.

Isto também ajuda a explicar porque razão - sob condições extremas, quando um vento solar especialmente forte ou uma erupção solar gigantesca, como uma ejecção de massa coronal, envia nuvens de material para o espaço próximo à Terra - os electrões da cintura externa podem ser empurrados para dentro da região normalmente vazia entre as cinturas.

"A dispersão devido à plasmapausa é suficientemente forte para criar uma barreira na fronteira interna da cintura externa de Van Allen", disse Baker. "Mas um forte evento de vento solar faz com que o a fronteira da plasmasfera se desloque para dentro."

Uma entrada de grande quantidade de matéria do Sol pode destruir a plasmasfera exterior, deslocando as suas fronteiras para dentro e dando aos electrões das cinturas de radiação o espaço para se deslocarem também mais para dentro.

Em http://www.nasa.gov/sites/default/files/belts-plasmapause_1.gif
Pode ver o gif animado que mostra como as partículas se movem através das cinturas de radiação, grandes anéis em torno da Terra. A esfera no meio mostra uma nuvem de material mais frio, a plasmasfera. A nova investigação mostra que a plasmasfera ajuda a manter os electrões mais rápidos das cinturas de radiação longe da Terra.

Fonte da notícia: http://www.nasa.gov/content/goddard/van-allen-probes-spot-impenetrable-barrier-in-space/#.VHdh-4ftnfY