Misteriosa “cavidade” de raios cósmicos é descoberta entre a Terra e a Lua

O espaço entre a Terra e a Lua pode não ser tão homogéneo como se pensava. Dados recolhidos pela sonda chinesa Chang’e 4, na face oculta da Lua, apontam para uma estranha “cavidade” no fluxo de raios cósmicos que surge quando os dois corpos ficam alinhados no ponto certo.

A descoberta sugere que os raios cósmicos galácticos não estão distribuídos de forma tão regular quanto se julgava, e pode até abrir caminho para novas formas de reduzir um dos grandes riscos da exploração espacial: a radiação provocada por estas partículas carregadas.

O espaço é um ambiente muito mais agitado do que parece, cheio de fenómenos que lançam partículas energéticas por todo o Sistema Solar - como explosões de supernovas e restos de supernovas que expeliram raios cósmicos a grande velocidade. Estes são sobretudo protões, alguns núcleos de hélio e uma pequena fração de núcleos atómicos pesados, e acredita-se que estejam espalhados de forma relativamente uniforme.

São também radiação ionizante - isto é, a que consegue arrancar eletrões aos átomos do corpo humano, danificar o ADN e aumentar o risco de mutações associadas ao cancro - por isso, nada de bom.

Os raios cósmicos galácticos (GCRs) são, em grande parte, travados pela atmosfera terrestre antes de chegarem ao solo. Mesmo assim, continuam a representar um risco relevante para astronautas e pilotos a grande altitude, algo que já é tido em conta no planeamento de missões e no desenho da tecnologia que as suporta.

O fluxo de GCRs - isto é, a intensidade do fundo de GCR - pode variar consoante a atividade solar. Desce bastante durante o máximo solar, porque o aumento do vento solar e da atividade magnética desvia uma grande percentagem das partículas.

Mas o Sol não é a única fonte capaz de bloquear GCRs, segundo uma nova análise de uma equipa internacional: o campo magnético da Terra também o pode fazer - embora o Sol continue a ter um papel indireto no processo.

A observação vem da Chang’e 4, que está instalada na face oculta da Lua e utiliza o instrumento Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) para monitorizar protões desde 2019. Só o pode fazer durante o dia lunar, quando a zona é iluminada pelo Sol, porque a Lua fica demasiado fria para o módulo operar quando a noite cai.

Ainda assim, essa janela diurna é uma excelente oportunidade para medir o impacto do campo magnético da Terra no fluxo de GCR. Os investigadores reuniram dados de 31 ciclos lunares e procuraram variações no fluxo de protões à medida que a Lua percorria a sua órbita em torno da Terra.

Descobriram que, numa parte da órbita - o setor da pré-manhã, 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 resto da órbita.

Os investigadores acreditam que isto pode estar relacionado com o alinhamento do campo magnético interplanetário, a componente do campo magnético do Sol que se estende muito para lá do Sistema Solar.

À medida que o Sol roda, o seu campo magnético enrola-se numa espiral conhecida como espiral de Parker e, quando esta se alinha da forma certa com o sistema Terra-Lua, abre-se uma cavidade de GCR.

“Em geral, o movimento de partículas carregadas num campo magnético caracteriza-se por uma espiral helicoidal ao longo das linhas do campo magnético”, escrevem os investigadores.

“Quando a Lua se encontra no setor da pré-manhã sob condições da espiral de Parker, as linhas locais do IMF podem alinhar-se de modo a ligarem a Lua à região do forte campo magnético da Terra. Assim, o movimento das partículas ao longo dessas linhas de campo, em particular os protões que aqui reportamos, é afetado pelo forte campo magnético da Terra.”

Ou seja, as linhas curvas do campo magnético interplanetário atravessam o espaço e, numa posição específica, inclinam-se em direção à Terra e intersectam o campo magnético planetário, criando uma espécie de “sombra” de GCR. Quando a Lua passa por essa sombra, um processo que demora cerca de dois dias, a Chang’e 4 regista uma quebra no fluxo de protões dos GCRs.

Trata-se de uma descoberta que, segundo os investigadores, pode ajudar a reduzir a exposição dos astronautas à radiação.

“Esta descoberta oferece uma estratégia potencial para o planeamento de missões, especialmente para missões lunares tripuladas e atividades extraveiculares, uma vez que as operações poderiam ser agendadas para coincidir com estes períodos de menor radiação, reduzindo o risco de exposição”, escrevem os investigadores.

“Estudos futuros com conjuntos de dados alargados poderão clarificar melhor a extensão espacial e o comportamento desta cavidade, oferecendo informações mais profundas sobre potenciais estratégias de proteção contra a radiação, não só para o sistema Terra-Lua, mas também, potencialmente, para missões perto de outros corpos magnetizados no Sistema Solar.”

Os resultados foram publicados na Science Advances.