Uma “cavidade” de raios cósmicos entre a Terra e a Lua pode reduzir a radiação em cerca de 20%

Os raios cósmicos que atravessam incessantemente o Sistema Solar vindos do restante da galáxia parecem não formar um “banho” tão uniforme quanto se pensava. Dados recolhidos pelo módulo de aterragem chinês Chang’e 4, instalado no lado oculto da Lua, apontam para a existência de uma espécie de cavidade no fluxo de raios cósmicos entre a Terra e a Lua, visível quando ambos os corpos se alinham de forma particularmente favorável.

A implicação é relevante: se esta cavidade for confirmada e caracterizada, sugere que os raios cósmicos galácticos (RCG) podem apresentar variações espaciais mais marcadas do que o pressuposto habitual, abrindo caminho a estratégias de exploração espacial que ajudem a atenuar o risco radiológico associado a estas partículas carregadas.

O que são os raios cósmicos galácticos (RCG) e porque representam um perigo

O espaço está longe de ser “calmo”: fenómenos energéticos como explosões de supernova e restos de supernovas aceleram partículas e lançam-nas pelo cosmos a velocidades elevadas. Uma parte importante desse enxame de partículas corresponde aos raios cósmicos galácticos, constituídos sobretudo por protões, por alguns núcleos de hélio e por uma pequena fração de núcleos atómicos pesados - e, em geral, considera-se que estão espalhados de forma bastante abrangente.

O problema é que estes raios são radiação ionizante. Em termos práticos, podem arrancar eletrões aos átomos dos tecidos do corpo humano, danificar o ADN e aumentar a probabilidade de mutações associadas ao aparecimento de cancro - uma ameaça particularmente crítica fora da proteção atmosférica da Terra.

Na superfície terrestre, a maior parte dos RCG é travada pela atmosfera antes de chegar ao solo. Já para astronautas e pilotos de grande altitude, o perigo é real e tem de ser contabilizado no planeamento de missões e na engenharia das tecnologias que as suportam.

Variações do fluxo: o Sol influencia, mas não é o único “filtro”

A intensidade do “fundo” de RCG - isto é, o fluxo - não é fixa. Ela pode oscilar conforme a atividade solar: durante o máximo solar, o fluxo tende a cair de forma acentuada, porque o vento solar mais intenso e a maior agitação magnética desviam uma parcela substancial das partículas.

Uma nova análise, conduzida por uma equipa internacional, acrescenta uma nuance importante: além do Sol, o campo magnético da Terra também pode interferir na chegada de RCG - ainda que a geometria envolvida dependa, indiretamente, da configuração do campo magnético que o Sol estende pelo espaço.

Chang’e 4 e a cavidade de RCG: medições no lado oculto da Lua

A base observacional vem do Chang’e 4, estacionado desde 2019 no lado oculto da Lua. O módulo utiliza o instrumento LND (Lunar Lander Neutron and Dosimetry) para monitorizar protões. Estas medições só são possíveis durante o dia lunar, quando o local está iluminado pelo Sol; durante a noite lunar, o arrefecimento é demasiado intenso para manter o funcionamento do módulo.

Essa limitação, porém, cria uma oportunidade: ao medir protões em vários pontos da órbita lunar (quando há iluminação), torna-se viável avaliar como o campo magnético terrestre pode alterar o fluxo de RCG que chega à Lua em diferentes fases do seu percurso.

Os investigadores reuniram registos ao longo de 31 ciclos lunares e procuraram alterações na contagem de protões à medida que a Lua avançava na sua órbita em torno da Terra.

Resultado principal: uma queda de ~20% no setor pré-meio-dia

A análise revelou uma assinatura persistente numa parte específica da órbita: no setor pré-meio-dia (antes de atingir o meio-dia local em relação ao Sol), a Lua atravessa uma região em que o fluxo de protões é cerca de 20% mais baixo do que no restante trajeto orbital.

Em termos simples: existe uma “zona” no espaço próximo do sistema Terra–Lua onde chegam menos protões associados aos RCG, e essa zona aparece sob condições geomagnéticas e geométricas específicas.

A explicação provável: campo magnético interplanetário e a espiral de Parker

Os autores associam o fenómeno ao campo magnético interplanetário, a componente do magnetismo solar que se prolonga pelo Sistema Solar. Como o Sol roda sobre si próprio, esse campo não se propaga em linha reta: ele enrola-se numa estrutura em espiral conhecida como espiral de Parker.

Quando a espiral de Parker se orienta de forma adequada relativamente ao sistema Terra–Lua, forma-se a tal cavidade no fluxo de RCG. Como descrevem os investigadores, o movimento de partículas carregadas em campos magnéticos tende a seguir uma trajetória helicoidal ao longo das linhas de campo.

A ideia central é a seguinte: quando a Lua está no setor pré-meio-dia sob determinadas condições da espiral de Parker, as linhas locais do campo magnético interplanetário podem alinhar-se de modo a “ligarem” magneticamente a Lua a uma região em que o campo magnético terrestre é mais forte. Nessa configuração, o deslocamento das partículas ao longo dessas linhas - em particular, os protões medidos - passa a ser influenciado pela magnetosfera terrestre.

Uma “sombra” magnética: como a Terra pode criar um défice temporário de partículas

Nesta geometria, as linhas curvas do campo magnético interplanetário arqueiam pelo espaço e, numa posição muito específica, inclinam-se na direção da Terra e cruzam-se com o seu campo magnético. O efeito combinado produz algo semelhante a uma “sombra” de RCG.

Quando a Lua atravessa essa sombra - um processo que dura cerca de dois dias - o Chang’e 4 regista uma descida clara no fluxo de protões provenientes dos raios cósmicos galácticos.

O que isto pode mudar no planeamento de missões tripuladas e atividades extraveiculares

Os investigadores defendem que esta descoberta pode servir como base para reduzir a exposição de astronautas à radiação. Se as janelas temporais de menor fluxo forem previsíveis, operações mais sensíveis - como missões lunares tripuladas e atividades extraveiculares - poderão ser programadas para coincidir com esses períodos de radiação mais baixa, diminuindo o risco acumulado.

Importa notar que uma redução de cerca de 20% não elimina o perigo; ainda assim, num ambiente em que a dose total é um fator limitativo, qualquer diminuição sistemática pode ser valiosa quando combinada com outras medidas, como abrigo adequado, planeamento de trajetos e procedimentos operacionais.

Próximos passos: mapear a extensão e o comportamento da cavidade

Com séries temporais mais longas e conjuntos de dados mais extensos, será possível definir com maior precisão a dimensão espacial e a dinâmica desta cavidade, bem como perceber em que condições aparece e desaparece. Isso poderá traduzir-se em estratégias mais robustas de proteção radiológica não só para o sistema Terra–Lua, mas também para missões nas proximidades de outros corpos do Sistema Solar com campos magnéticos relevantes.

Uma consequência prática é o reforço da importância de integrar, no planeamento de exploração, a monitorização contínua do ambiente de partículas e a previsão de “tempo espacial”, de modo a coordenar calendários de operações com períodos mais favoráveis em termos de radiação.

As conclusões foram publicadas na revista científica Avanços da Ciência.