Estruturas aurorais podem ser causadas por elétrons refletidos

A aurora boreal é um fenômeno natural conhecido por suas luzes coloridas e curtas, formadas quando partículas carregadas do Sol são direcionadas pelo campo magnético da Terra para a atmosfera superior. Essas partículas colidem com átomos e moléculas, gerando padrões luminosos distintos. Apesar de ser bem compreendido o mecanismo que gera a aurora, algumas características em pequena escala ainda desafiam os cientistas.

Para investigar essas estruturas aurorais, os pesquisadores N. Brindley e D. Whiter utilizaram dados ópticos de alta resolução e um modelo matemático simples. Eles descobriram que certas estruturas aurorais finas podem ser resultantes de elétrons que refletem em ondas de plasma de baixa frequência, conhecidas como ondas de Alfvén, acima da ionosfera ^1,2,3.

O estudo das auroras oferece tanto desafios quanto oportunidades para entender plasmas e campos eletromagnéticos. A movimentação das auroras permite estimar campos elétricos. Satélites em órbita terrestre já mapearam potenciais elétricos em forma de U acima dos arcos aurorais, mas essas observações são limitadas, pois os satélites passam rapidamente sobre as regiões de interesse. Para entender as flutuações em pequena escala, os pesquisadores utilizaram emissões de oxigênio e nitrogênio no espectro óptico e próximo ao infravermelho, medidas pelo instrumento Auroral Structure and Kinetics (ASK) em Svalbard, Noruega. O instrumento forneceu dados espaciais e temporais sobre a evolução dos campos elétricos ao longo de um período de 25 segundos, tempo suficiente para capturar comportamentos geralmente perdidos em estudos baseados em satélites ^2,3.

Os pesquisadores utilizaram duas abordagens para mapear os campos elétricos, uma delas assumindo a presença de um potencial em forma de U. Os resultados foram, em grande parte, consistentes, e as discrepâncias entre as duas abordagens podem ser explicadas por elétrons acelerados ao refletirem em ondas de Alfvén acima da ionosfera ^1,2,3.

O método de observação óptica com alta resolução espacial e temporal oferece uma nova perspectiva para entender a aurora em pequenas escalas, bem como outros fenômenos de clima espacial ³.