Supernova 'destruiu' parte da camada de ozônio da Terra por alguns minutos

Em 9 de outubro de 2022, telescópios no espaço detectaram um jato de fótons de alta energia percorrendo o cosmos em direção à Terra, evidência de uma supernova explodindo a 1,9 bilhão de anos-luz. Esses eventos são conhecidos como explosões de raios gama, e astrônomos que estudaram especificamente aquele o classificaram como o "mais brilhante de todos os tempos".

Agora, uma equipe de cientistas descobriu que essa explosão causou uma mudança mensurável no número de partículas ionizadas encontradas na atmosfera superior da Terra, incluindo moléculas de ozônio, que absorvem facilmente a radiação solar prejudicial e formam um escudo protetor que nos protege da radiação solar prejudicial.

"O ozônio foi parcialmente reduzido, ou seja, temporariamente destruído", disse Pietro Ubertini, um astrônomo do Instituto Nacional de Astrofísica em Roma que esteve envolvido na descoberta do evento atmosférico. O efeito foi detectável por apenas alguns minutos antes de o ozônio se reparar, então não foi "nada sério", disse Ubertini. Mas, se a supernova tivesse ocorrido mais perto de nós, acrescentou ele, "seria uma catástrofe".

A descoberta, relatada no último dia 14 em um estudo publicado na revista Nature Communications, demonstra como até mesmo explosões que ocorrem longe do nosso sistema solar podem afetar a atmosfera, que pode ser usada como um detector gigante de fenômenos cósmicos extremos.

A maior parte do ozônio atmosférico está concentrada em uma camada fina da estratosfera, a cerca de 16 km a 40 km acima da superfície da Terra. Foi nessa região que os pesquisadores descobriram um buraco na camada de ozônio acima da Antártida, em grande parte resultado do uso de produtos químicos chamados clorofluorocarbonetos, que antes eram encontrados em sprays aerossóis e espumas plásticas. A camada de ozônio absorve a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, que pode causar queimaduras solares, câncer de pele e danos às colheitas.

Simulações mostraram que uma explosão de raios gama na Via Láctea poderia eliminar a camada de ozônio estratosférico por anos, tempo suficiente para causar extinção em larga escala.

O ozônio também existe em concentrações mais baixas na ionosfera, uma parte da atmosfera que se estende de 59 km a 498 km de altitude. A essas altitudes, ele tem algum efeito protetor, mas porém muito menor do que em altitudes mais baixas.

Para estudar os efeitos da explosão de raios gama do ano passado na Terra, Ubertini e seus colegas procuraram sinais no topo da ionosfera usando dados do satélite Sismo-Eletromagnético da China, um orbitador projetado para estudar mudanças na atmosfera durante terremotos.

Eles identificaram um salto acentuado no campo elétrico no topo da ionosfera, que eles correlacionaram ao sinal de explosão de raios gama medido pelo Laboratório Internacional de Astrofísica de Raios Gama da Agência Espacial Europeia (ESA), uma missão que foi lançada em 2002 para observar a radiação de objetos celestes distantes.

Os pesquisadores descobriram que o campo elétrico aumentou em um fator de 60 à medida que os raios gama ionizaram (essencialmente afastando elétrons) moléculas de ozônio e nitrogênio na alta atmosfera. Uma vez ionizada, a molécula é incapaz de absorver qualquer radiação ultravioleta, expondo temporariamente a Terra a mais raios danosos do Sol.

Explosões de raios gama têm sido conhecidas por ionizar moléculas na parte inferior da ionosfera, a cerca de 346 km acima da superfície da Terra. Mas essa é a primeira vez que os cientistas provaram que explosões cósmicas como essa podem afetar toda a ionosfera, de acordo com Laura Hayes, uma física solar da ESA que não estava envolvida no estudo.

É incomum que fenômenos cósmicos distantes causem perturbações atmosféricas tão grandes, acrescentou Hayes. "Felizmente para nós, esse explosão de raio gama estava extremamente distante, tornando seus efeitos mais uma curiosidade científica do que uma ameaça", escreveu ela em um email.

De acordo com Ubertini, se a explosão de raios gama fosse 1 milhão de vezes maior, poderia ter ionizado o suficiente de ozônio para enfraquecer a barreira protetora por dias ou meses.

Mas as chances disso acontecer, acrescentou ele, são baixas. Explosões tão poderosas como a que ocorreu no ano passado são raras, ocorrendo apenas uma vez a cada 10.000 anos. E como os raios gama saem de supernovas como jatos, eles também têm que estar orientados na direção certa para atingir a Terra.

Ainda assim, saber como a ionosfera responde a qualquer fenômeno cósmico é importante para ameaças que estão mais próximas de casa. "Isso nos ajuda a avaliar o tempo de recuperação após uma ionização significativa, especialmente em cenários envolvendo intensas erupções solares do nosso Sol", disse Hayes.

A boa notícia é que a camada de ozônio se repara: no final, os elétrons liberados são recapturados por moléculas ionizadas no ar. Nesse caso, parte do escudo que protege a Terra dos formidáveis perigos do espaço foi restaurada, mantendo o planeta e seus habitantes seguros por mais algum tempo da radiação mortal que o Sol enviaria de outra forma em nossa direção.