A atmosfera superior da Terra é um detector de explosão sensível

Os cientistas detectaram o efeito cascata de pequenas explosões no nível do solo a 100 quilômetros de altura em camadas ionizadas da atmosfera superior. O resultado sugere que a técnica de sensoriamento remoto pode ser usada para monitorar eventos explosivos – naturais ou humanos – centenas de vezes menores do que antes. "Foi uma grande surpresa para mim", diz Jihye Park, cientista geodésico da Oregon State University, que não participou da pesquisa. "É muito inteligente."

A região ionizada da atmosfera, ou ionosfera, é mais famosa como o lar das auroras, que ocorrem quando partículas carregadas do Sol colidem com os átomos e os fazem acender. Mas explosões maciças vindo de baixo também podem perturbar a ionosfera. Em 2022, a erupção vulcânica Hunga Tonga-Hunga Ha'apai no Oceano Pacífico Sul produziu ondulações na ionosfera que foram detectadas a milhares de quilômetros de distância. Em 1979, um distúrbio ionosférico ligado a um suposto teste nuclear israelense-sul-africano foi detectado pelo agora extinto radiotelescópio de Arecibo, em Porto Rico.

Ambas as explosões detonaram ondas de infrassom, muito baixas para a audição humana, que podem se propagar por grandes distâncias e causar vibrações na ionosfera. Feixes de radar sintonizados para refletir as partículas carregadas da ionosfera detectaram as camadas vibrantes.

Mas a técnica tem sido limitada principalmente a explosões mais poderosas que 1 quiloton de TNT. (A bomba nuclear lançada sobre Hiroshima, no Japão, em 1945 tinha cerca de 15 quilotons.) Agora, os pesquisadores relatam que detectaram com sucesso explosões experimentais de apenas 1 tonelada de TNT. “Não apenas podemos ver esses eventos, mas eles são muito mais claros do que eu esperava”, diz Kenneth Obenberger, físico do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea que liderou o estudo. Os resultados foram publicados este mês na revista Earth and Space Science.

Obenberger e seus colegas começaram a observar os efeitos de duas explosões de 1 tonelada em março de 2022 no Novo México. Os detectores de radar da equipe foram projetados para medir as ondas refletidas na camada E da ionosfera, uma região a 100 quilômetros de altura. Eles detectaram sinais de cada explosão menos de 6 minutos após as detonações.

Obenberger diz que a técnica pode ser usada para monitorar pequenas explosões causadas pelo homem ou mesmo erupções vulcânicas remotas no Pacífico que, de outra forma, são difíceis de detectar. Ele diz que o afastamento da ionosfera explica por que a técnica só agora está se mostrando promissora. "Você está enviando uma onda de choque através do que chamamos de 'ignorosfera'", diz ele.

Park diz que a resolução aprimorada da técnica facilitaria a detecção de distúrbios ionosféricos associados não apenas a erupções vulcânicas, mas também a terremotos, que podem desencadear tsunamis, deslizamentos de terra e outros desastres. "Você poderia usá-lo como um sistema de alerta precoce, como um sistema de alerta de tsunami", diz Park, que usou satélites de posicionamento global para detectar distúrbios ionosféricos de testes nucleares norte-coreanos e outros eventos.

Outro uso possível pode ser na ciência planetária. Para mundos como Vênus, onde nuvens espessas obscurecem a superfície, um radar ionosférico em uma espaçonave em órbita poderia detectar remotamente erupções e terremotos invisíveis, diz Obenberger.

Dada a recente descoberta de atividade vulcânica em Vênus anunciada em março, "podemos ver eventos de menor escala", diz Paul Byrne, cientista planetário da Universidade de Washington em St. Louis. “Este é exatamente o tipo de coisa que espero que os engenheiros de espaçonaves pensem em incorporar para futuras missões”.

Por enquanto, Obenberger quer manter a pesquisa baseada na Terra. Ele planeja testar a abordagem em diferentes estações do ano, porque a ionosfera muda ao longo do ano. "A outra coisa que eu realmente quero fazer é instalar perto de um vulcão", diz ele. "Isso seria muito divertido."