Erupção vulcânica submarina de Tonga foi tão poderosa que enviou ondulações para o espaço

A erupção vulcânica em curso em Tonga começou em dezembro de 2021 , mas não foi até as 17h15, horário local de 15 de janeiro de 2022, que a poderosa explosão ocorreu.

Gerou uma enorme nuvem de cinzas, terremotos e tsunamis que chegaram até as costas distantes do Peru, do outro lado do Pacífico.

Agora os cientistas estão até procurando os efeitos da erupção no espaço.

A coluna de erupção atingiu a estratosfera da Terra, a segunda camada da atmosfera acima do solo. O som da explosão foi ouvido a milhares de quilômetros de distância no território de Yukon , no Canadá. E embora abaixo do limiar para a audição humana, as ondas de pressão (sonoras) foram até detectadas por barômetros no Reino Unido .

Parece que a erupção também parece ter gerado uma série de chamadas “ondas de gravidade atmosférica”, que foram detectadas por um satélite da NASA, irradiando para fora do vulcão em círculos concêntricos.

Os cientistas, inclusive eu, estão agora procurando ver o impacto que essas ondas podem ter no espaço.

O objetivo de nossa pesquisa é entender melhor os níveis superiores da atmosfera, bem acima de onde a Estação Espacial Internacional (ISS) orbita e, em particular, até que ponto as mudanças nela são impulsionadas por eventos na Terra (em oposição ao ambiente espacial ).

Também pode nos ajudar a entender melhor como tecnologias como o GPS são afetadas por erupções vulcânicas.

Como a atmosfera é principalmente transparente aos olhos humanos, raramente pensamos nela como uma estrutura complexa e dinâmica com muitas camadas distintas . As gavinhas superiores de nossa atmosfera se estendem bem acima da linha de Karman , o ponto 100 km (62 milhas) acima do nível do mar onde o espaço começa oficialmente.

Essas camadas atmosféricas estão cheias de ondas viajando em todas as direções, não muito diferentes das ondas na superfície do mar. Essas ondas de gravidade atmosférica podem ser geradas por vários fenômenos, incluindo tempestades geomagnéticas causadas por explosões no Sol, terremotos, vulcões, tempestades e até o nascer do sol.

Você provavelmente já viu alguns dos efeitos disso, pois essas mesmas ondas podem criar nuvens ondulantes.

A ionosfera

Essas ondas não viajam apenas horizontalmente, elas também se propagam para cima, para algumas das partes mais altas da atmosfera do nosso planeta – a ionosfera.

Esta é uma região da atmosfera da Terra que se estende de cerca de 65 km a mais de 1.000 km (a ISS orbita a cerca de 400 km). Nessas altitudes, os gases atmosféricos são parcialmente “ionizados”, formando o chamado plasma, ou seja, suas moléculas são divididas em partículas carregadas – átomos positivos chamados íons e elétrons negativos.

A ionização na atmosfera ocorre devido à exposição da radiação ultravioleta do Sol, partículas de alta energia do espaço e até meteoros queimando.

Mas, dado que partículas de cargas opostas exercem uma força atrativa umas sobre as outras, como um ímã grudado na porta de uma geladeira, íons e elétrons também tendem a se recombinar, mais uma vez produzindo moléculas neutras.

Portanto, há uma flutuação complexa e contínua na ionosfera entre a produção de plasma e a perda de plasma devido à recombinação.

Embora esses processos sejam praticamente indetectáveis ​​na luz visível, eles podem afetar a luz de rádio de comprimento de onda mais longo. O plasma na ionosfera pode refletir ondas de rádio em certas frequências, espalhá-las em outras ou até bloqueá-las completamente.

Essas propriedades tornam a ionosfera útil para várias tecnologias modernas, incluindo comunicações de rádio de alta frequência e radares além do horizonte.

Mas, assim como no nível do solo, a ionosfera está sujeita ao clima. Isso é causado pelo ambiente espacial (clima espacial ) ou por eventos na Terra.

Distúrbios espaciais

Quando as ondas de gravidade atmosférica geradas por uma erupção vulcânica (ou qualquer fonte) atingem a ionosfera, elas podem desencadear o que é chamado de ” distúrbios ionosféricos itinerantes “.

Estas são ondas de compressão que podem aumentar as flutuações na densidade do plasma substancialmente em um curto espaço de tempo e podem viajar por milhares de quilômetros ao redor do globo. Esses efeitos podem atrapalhar a tecnologia moderna, interferindo na precisão dos sistemas de posicionamento global por satélite (GPS).

As erupções vulcânicas no passado foram associadas a mudanças mensuráveis ​​na ionosfera, detectadas por receptores GPS no solo, por exemplo, em 2015 e 2013 .

Para estudar esses distúrbios com mais detalhes do que seus efeitos no GPS, uso dados de uma instalação chamada Low Frequency Array (Lofar). Um dos maiores radiotelescópios do mundo, o Lofar consiste em dezenas de antenas de rádio espalhadas pela Europa, projetadas para observar fontes de rádio naturais distantes no início do Universo, como galáxias de rádio.

A aparência de fontes de rádio no espaço, quando vistas através da ionosfera, é semelhante a como a visão de objetos através de um copo de água pode ficar distorcida quando o agitamos ( ou sacudimos ).

Com uma análise cuidadosa, pode-se usar essas distorções para entender o que está acontecendo na própria ionosfera. Distúrbios ionosféricos viajando podem aumentar essas distorções, particularmente nos comprimentos de onda de rádio que usamos com Lofar.

Nas próximas semanas, examinaremos cuidadosamente nossos dados de Lofar para investigar se existem padrões distintos visíveis que possam ser atribuídos à erupção de Tonga.

Em última análise, a pesquisa pode nos ajudar a entender melhor como os vulcões na Terra influenciam o espaço e a tecnologia.