Estranha “cavidade” de raios cósmicos é descoberta no espaço entre a Terra e a Lua

A chuva constante de raios cósmicos que atravessa o Sistema Solar a partir do espaço interestelar pode não ser tão uniforme como se pensava.

Dados do módulo chinês Chang’e 4, na face oculta da Lua, indicam que existe uma estranha “cavidade” no fluxo de raios cósmicos entre a Terra e a Lua, que aparece quando os dois corpos ficam alinhados da forma certa.

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

O espaço é um ambiente agitado, onde fenómenos como explosões de supernovas e os seus remanescentes lançam raios cósmicos para todo o lado a grande velocidade. São sobretudo protões, alguns núcleos de hélio e uma pequena fração de núcleos atómicos pesados, e considera-se que estão relativamente espalhados por todo o lado.

São também radiação ionizante - ou seja, aquela que consegue arrancar eletrões aos átomos do corpo, danificar o ADN e aumentar o risco de mutações associadas a cancro - por isso, nada agradável.

Os raios cósmicos galácticos (GCR) são em grande parte travados pela atmosfera da Terra antes de chegarem à superfície. Ainda assim, continuam a ser um risco importante para astronautas e pilotos de grande altitude, algo já integrado no planeamento das missões e na conceção da tecnologia que as suporta.

O fluxo de GCR - isto é, a intensidade do fundo de GCR - pode variar consoante a atividade do Sol. Durante o máximo solar, desce bastante, porque o vento solar reforçado e a atividade magnética desviam uma grande percentagem destas partículas.

Segundo uma nova análise de uma equipa internacional, o Sol não é a única fonte capaz de bloquear GCR: o campo magnético da Terra também o pode fazer - embora o Sol continue indiretamente envolvido.

A observação vem da Chang’e 4, que está na face oculta da Lua desde 2019, a usar o instrumento Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) para monitorizar protões. Só consegue fazê-lo durante o dia lunar, quando a zona está iluminada pelo Sol, já que a Lua arrefece demasiado para o módulo funcionar quando a escuridão cai.

Mas esta operação durante o dia é uma excelente oportunidade para medir o efeito do campo magnético da Terra no fluxo de GCR. Os investigadores recolheram dados de 31 ciclos lunares e procuraram alterações no fluxo de protões à medida que a Lua percorria a sua órbita à volta da Terra.

Descobriram que, numa zona da órbita - o 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 resto da órbita.

Na opinião dos investigadores, isso pode ter a ver com o alinhamento do campo magnético interplanetário, a parte 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 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 modo a ligar a Lua à região de forte campo magnético da Terra. Assim, o movimento das partículas ao longo dessas linhas de campo, em particular os protões aqui reportados, 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 na direção da Terra, cruzando o campo magnético do planeta e 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 vindos dos raios cósmicos galácticos.

Os investigadores dizem que esta descoberta pode vir a ajudar a reduzir a exposição dos astronautas à radiação.

“Este resultado oferece uma estratégia potencial para o planeamento de missões, especialmente para missões lunares tripuladas e atividades extraveiculares, já que as operações podem ser agendadas para coincidir com estes períodos de menor radiação, reduzindo o risco de exposição”, escrevem.

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