Chang'e 4 revela uma cavidade de raios cósmicos entre a Terra e a Lua

Os raios cósmicos que atravessam continuamente o Sistema Solar, vindos da galáxia para lá dos seus limites, chegam de todas as direções. Porém, essa chuva constante poderá não ser tão homogénea como se supunha.

Dados recolhidos pelo módulo de aterragem chinês Chang'e 4, no lado oculto da Lua, indicam a existência de uma invulgar «cavidade» no fluxo de raios cósmicos entre a Terra e a Lua. O fenómeno parece surgir quando ambos os corpos celestes ficam alinhados de uma forma muito específica.

A descoberta sugere que os raios cósmicos galácticos não se distribuem de modo tão uniforme quanto se pensava. Além disso, poderá criar oportunidades para a exploração espacial que ajudem a reduzir o perigo de radiação associado a estas partículas carregadas.

Raios cósmicos galácticos e o risco de radiação

O espaço é um ambiente agitado, marcado por acontecimentos que lançam partículas muito energéticas pelo cosmos. Entre eles contam-se as explosões de supernovas e os seus remanescentes, que projectam raios cósmicos a velocidades elevadas e em todas as direções. Estas partículas são, na sua maioria, protões, embora incluam alguns núcleos de hélio e uma pequena quantidade de núcleos atómicos pesados, sendo consideradas relativamente disseminadas.

São também radiação ionizante: o tipo de radiação capaz de arrancar eletrões aos átomos do corpo humano, danificar o ADN e elevar o risco de mutações que podem provocar cancro. Portanto, não é propriamente inofensiva.

A atmosfera terrestre absorve a maior parte dos raios cósmicos galácticos (RCG) antes de estes alcançarem a superfície. Ainda assim, representam um perigo de radiação importante para astronautas e pilotos que voam a grande altitude. Trata-se de um risco aceite como parte da profissão, considerado no planeamento das missões e no desenvolvimento das tecnologias que as suportam.

O fluxo de RCG - ou seja, a intensidade do fundo de RCG - pode variar de acordo com a atividade do Sol. Durante o máximo solar, diminui significativamente, pois o vento solar mais intenso e a maior atividade magnética desviam uma grande percentagem dessas partículas.

Contudo, uma nova análise de uma equipa internacional conclui que o Sol não é o único elemento capaz de bloquear raios cósmicos galácticos. O campo magnético da Terra também o pode fazer, embora o Sol continue indiretamente envolvido no processo.

Chang'e 4 detetou uma cavidade entre a Terra e a Lua

A observação foi obtida pelo Chang'e 4, instalado desde 2019 no lado oculto da Lua, onde utiliza o instrumento Detetor de Neutrões e Dosimetria do Módulo Lunar (LND) para vigiar protões. O aparelho só pode efetuar estas medições durante o dia lunar, quando a sua localização recebe luz solar, porque a Lua fica demasiado fria para o módulo operar após o anoitecer.

Esta atividade no lado diurno oferece, porém, uma excelente oportunidade para medir a influência do campo magnético terrestre no fluxo de RCG. Os investigadores reuniram dados de 31 ciclos lunares e procuraram variações no fluxo de protões enquanto a Lua percorria a sua órbita em torno da Terra.

Verificaram que, numa zona concreta da órbita - o setor anterior ao meio-dia, antes de a Lua atingir o meio-dia local relativamente ao Sol - existe uma região em que o fluxo de protões é cerca de 20 por cento inferior ao registado no restante percurso orbital.

Os investigadores consideram que este efeito poderá estar relacionado com o alinhamento do campo magnético interplanetário, a porção do campo magnético solar que se estende muito para além do Sol, pelo Sistema Solar.

À medida que o Sol roda, o seu campo magnético enrola-se numa espiral denominada espiral de Parker. Quando esta estrutura se alinha com o sistema Terra-Lua da forma adequada, forma-se uma cavidade de RCG.

«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 anterior ao meio-dia sob as condições da espiral de Parker, as linhas locais do CMI podem alinhar-se de modo a ligar a Lua à região do forte campo magnético da Terra. Por isso, o movimento das partículas ao longo dessas linhas de campo, em particular dos protões que aqui apresentamos, é afetado pelo forte campo magnético terrestre.»

A sombra de RCG pode reduzir a exposição dos astronautas

Assim, as linhas curvas do campo magnético interplanetário desenham arcos no espaço que, numa posição específica, se inclinam em direção à Terra e cruzam o campo magnético do planeta. O resultado é uma espécie de «sombra» de RCG. Quando a Lua atravessa essa sombra, num processo que demora cerca de dois dias, o Chang'e 4 mede uma redução no fluxo de protões provenientes dos RCG.

Segundo os investigadores, esta descoberta poderá indicar uma forma de reduzir a exposição dos astronautas à radiação.

«Esta descoberta fornece uma estratégia potencial para o planeamento de missões, sobretudo de missões lunares [tripuladas] e atividades extraveiculares, uma vez que as operações poderiam ser calendarizadas para coincidir com estes períodos de menor radiação e, assim, reduzir 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 conhecimentos mais aprofundados sobre potenciais estratégias de proteção contra a radiação, não só para o sistema Terra-Lua, mas também potencialmente para missões junto de outros corpos magnetizados no Sistema Solar.»

Os resultados foram publicados na Science Advances.