Entre a Terra e a Lua, uma “cavidade” de raios cósmicos pode reduzir a radiação em cerca de 20%

Nem tudo o que vem do espaço chega até nós de forma “regular”. A chuva constante e aparentemente omnidirecional de raios cósmicos que atravessa o Sistema Solar, vinda da galáxia para lá dele, pode ter variações inesperadas.

Dados do módulo de aterragem chinês Chang’e 4, no lado afastado da Lua, indicam a existência de uma estranha “cavidade” no fluxo de raios cósmicos entre a Terra e a Lua - um efeito que surge quando os dois corpos se alinham nas condições certas.

É uma descoberta que sugere que os raios cósmicos galácticos não estão tão uniformemente distribuídos como tínhamos assumido, e pode abrir portas na exploração espacial para ajudar a mitigar o risco de radiação que estas partículas carregadas representam.

O espaço pode ser um lugar agitado, cheio de fenómenos que espalham partículas energéticas por todo o cosmos - como explosões de supernovas e remanescentes de supernovas que atiram raios cósmicos a velocidades elevadas. São sobretudo protões, algum núcleo de hélio e uma pequena fração de núcleos atómicos pesados, e acredita-se que sejam relativamente ubíquos.

E são também radiação ionizante - do tipo que pode arrancar eletrões aos átomos do teu corpo, danificar o ADN e aumentar o risco de mutações que podem levar a cancro - ou seja, nada desejável.

Os raios cósmicos galácticos (GCRs, na sigla em inglês) são maioritariamente absorvidos pela atmosfera terrestre antes de chegarem à superfície. Ainda assim, representam um perigo relevante de radiação para astronautas e para pilotos que voam a grande altitude, algo que se aceita como parte do trabalho e que é considerado no desenho de missões e da tecnologia que as suporta.

O fluxo de GCRs - isto é, a intensidade de fundo destes raios cósmicos - pode variar consoante a atividade do Sol. Desce bastante durante o máximo solar, porque o vento solar mais intenso e a maior atividade magnética desviam uma grande percentagem das partículas.

Mas o Sol não é o único “bloqueador” possível de GCRs. Segundo uma nova análise de uma equipa internacional, o campo magnético da Terra também pode fazê-lo - ainda que o Sol continue a estar envolvido de forma indireta.

A observação vem do Chang’e 4, que está no lado afastado da Lua a usar, desde 2019, o instrumento Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) para monitorizar protões. Só o consegue fazer durante o dia lunar, quando a sua localização está iluminada pelo Sol, porque a Lua fica demasiado fria para o módulo operar quando cai a noite.

Mas essa atividade no “lado diurno” é uma excelente oportunidade para medir o impacto do campo magnético da Terra no fluxo de GCRs. Os investigadores recolheram dados de 31 ciclos lunares e procuraram alterações no fluxo de protões à medida que a Lua percorre a sua órbita em torno da Terra.

O que encontraram foi que, numa secção específica da órbita - o setor pré-meio-dia (prenoon), 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 ligado ao alinhamento do campo magnético interplanetário (IMF, na sigla em inglês), a parte do campo magnético do Sol que se estende por grandes distâncias no Sistema Solar.

À medida que o Sol roda, o seu campo magnético torce-se numa espiral conhecida como espiral de Parker; e quando essa espiral se alinha com o sistema Terra–Lua da forma certa, abre-se uma “cavidade” nos GCRs.

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

“Quando a Lua se encontra no setor pré-meio-dia sob condições da espiral de Parker, as linhas locais do IMF podem alinhar-se de tal forma que ligam a Lua a uma 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 terrestre.”

Ou seja: as linhas curvas do campo magnético interplanetário arqueiam pelo espaço e, numa posição particular, inclinam-se na direção da Terra e intersectam o campo magnético do planeta, criando uma espécie de “sombra” de GCRs. Quando a Lua passa por essa sombra - um processo que demora cerca de dois dias - o Chang’e 4 regista uma queda no fluxo de protões provenientes dos GCRs.

É uma descoberta que, segundo os investigadores, pode oferecer uma forma de reduzir a exposição dos astronautas à radiação.

“Este resultado fornece uma estratégia potencial para o planeamento de missões, especialmente para missões lunares [tripuladas] e atividades extraveiculares, pois as operações podem ser programadas para coincidir com estes períodos de menor radiação, reduzindo o risco de exposição”, escrevem.

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

As conclusões foram publicadas na Science Advances.