Descoberta no espaço entre a Terra e a Lua uma estranha “cavidade” de raios cósmicos

A ideia de que os raios cósmicos atravessam o Sistema Solar de forma constante e uniforme pode estar errada.

Dados da sonda chinesa Chang'e 4, no lado oculto da Lua, apontam para uma estranha “cavidade” no fluxo de raios cósmicos entre a Terra e a Lua, que surge quando os dois corpos ficam alinhados da maneira certa.

A descoberta sugere que os raios cósmicos galácticos não estão tão distribuídos de forma homogénea como se pensava, o que pode abrir novas possibilidades para a exploração espacial e para formas de reduzir o risco da radiação que estas partículas carregadas representam.

O espaço é um ambiente agitado, com todo o tipo de fenómenos extremos a lançar partículas energéticas pelo cosmos - como explosões de supernova e os respetivos remanescentes, que expelam raios cósmicos a alta velocidade. São sobretudo protões, alguns núcleos de hélio e uma pequena fração de núcleos atómicos mais pesados, e considera-se que estão relativamente espalhados por todo o lado.

São também radiação ionizante - ou seja, o tipo de radiação capaz de arrancar eletrões aos átomos do corpo, danificar o ADN e aumentar o risco de mutações que podem levar a cancro - portanto, nada agradável.

Os raios cósmicos galácticos (GCRs) são, em grande parte, travados pela atmosfera terrestre antes de chegarem à superfície. Ainda assim, continuam a ser um risco importante para astronautas e pilotos de grande altitude, algo já assumido na preparação de missões e no desenho da tecnologia que as suporta.

O fluxo de GCRs - isto é, a intensidade do fundo de GCRs - pode variar consoante a atividade do Sol. Cai bastante durante o máximo solar, porque o vento solar reforçado e a maior atividade magnética desviam uma grande parte dessas partículas.

Segundo uma nova análise de uma equipa internacional, o Sol não é a única fonte capaz de bloquear os GCRs: o campo magnético da Terra também o faz - embora o Sol continue a estar envolvido de forma indireta.

A observação vem da Chang'e 4, que tem permanecido no lado oculto da Lua a usar o instrumento Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) para monitorizar protões desde 2019. Isso só é possível durante o dia lunar, quando a zona é iluminada pelo Sol, já que, quando cai a noite, a Lua arrefece demasiado para o módulo continuar a funcionar.

Mesmo assim, este período diurno é uma excelente oportunidade para medir o impacto do campo magnético terrestre no fluxo de GCRs. Os investigadores analisaram dados de 31 ciclos lunares e procuraram alterações no fluxo de protões à medida que a Lua seguia a sua órbita em torno da Terra.

Descobriram que, numa secção da órbita - o setor de pré-meio-dia, antes de a Lua atingir o meio-dia local em relação ao Sol - existe uma região onde o fluxo de protões é cerca de 20% inferior ao resto da órbita.

Os investigadores pensam que isto pode estar ligado ao alinhamento do campo magnético interplanetário, que é a parte do campo magnético do Sol que se estende muito para lá, pelo 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 espécie de cavidade para os GCRs.

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

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

Assim, as linhas curvas do campo magnético interplanetário atravessam o espaço e, numa posição específica, inclinam-se na direção da Terra e intersectam o campo magnético do planeta, 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 provenientes dos raios cósmicos.

Os investigadores dizem que esta descoberta pode oferecer uma forma de reduzir a exposição dos astronautas à radiação.

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

“Estudos futuros com conjuntos de dados mais extensos poderão esclarecer melhor a extensão espacial e o comportamento desta cavidade, oferecendo perceções 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.