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Nenhum astronauta jamais deixou a atmosfera da Terra – nem aqueles que pisaram na Lua

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Pode parecer estranho, mas há uma frase tecnicamente correta que deixa muita gente confusa: nenhum astronauta, nem mesmo quem já foi à Lua, saiu de verdade da atmosfera da Terra. Oi?

Bem, isso não significa que a ida ao espaço seja mentira nem tem relação com qualquer teoria da conspiração. A questão-chave está em como definimos a “atmosfera”.

Mesmo a Estação Espacial Internacional (ISS), que orbita a Terra a cerca de 400 km de altitude, ainda está dentro de uma camada muito fina da atmosfera. Lá em cima, os astronautas sentem uma gravidade apenas um pouco menor do que sentimos aqui no solo – cerca de 90% da força total.

O que mantém a ISS em órbita, apesar de estar em uma região com ar rarefeito, é sua velocidade. No entanto, esse ar ainda exerce resistência. Por isso, a estação precisa periodicamente ser “empurrada” por espaçonaves como as cápsulas Progress, da Rússia, e (mais recentemente) Dragon, da SpaceX. Sem isso, ela desaceleraria e acabaria caindo de volta à Terra.

Na órbita da Terra, a cerca de 440 km de altitude, a Estação Espacial Internacional perde altitude periodicamente, devendo ter sua órbita reajustada. Crédito: Artsiom P – Shutterstock

Em um vídeo publicado no canal da NASA no YouTube, o especialista em heliofísica Doug Rowland explica que a atmosfera não termina de forma brusca. Ela vai ficando cada vez mais tênue, mas segue existindo até altitudes impressionantes. É como se o “ar” fosse se dissolvendo devagar, quase sumindo, mas nunca desaparecendo por completo.

Até onde vai a atmosfera da Terra?

Para fins legais e operacionais, a comunidade internacional adota um limite chamado “linha de Kármán”, a 100 km de altitude, acima do qual consideramos oficialmente que começa o espaço. No entanto, essa fronteira é apenas uma convenção, pois a atmosfera vai muito além dela.

Um estudo de 2019, feito com dados do Observatório Solar e Heliosférico (SOHO, na sigla em inglês), revelou que a atmosfera terrestre – mais especificamente uma nuvem de hidrogênio chamada geocorona – pode se estender por até 630 mil km. Isso significa que até a Lua, que fica a cerca de 384 mil km, estaria dentro da atmosfera.

Diagrama mostra Linha de Kármán, ponto internacionalmente reconhecido como limite onde começa o espaço (para fins técnicos). Crédito: VectorMine – Shutterstock

Nesse estudo, cientistas detectaram cerca de 70 átomos de hidrogênio por centímetro cúbico a 60 mil quilômetros da Terra. Na altura da Lua, ainda havia em média 0,2 átomo por centímetro cúbico. Esses números são muito baixos, mas suficientes para mostrar que a atmosfera se prolonga muito mais do que se imaginava.

O autor principal do estudo, Igor Baliukin, do Instituto de Pesquisa Espacial da Rússia, afirmou em um comunicado na época que essa descoberta só foi possível ao revisitar observações feitas há mais de 20 anos. Isso mudou a forma como entendemos os limites do planeta.

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E há outro detalhe: a própria Terra, junto com a Lua, está mergulhada na atmosfera do Sol, chamada heliosfera. Essa imensa bolha de partículas solares envolve todo o Sistema Solar e só termina na chamada heliopausa, muito além de Plutão.

“O ponto forte deste estudo é apontar até onde se estendem os limites da atmosfera terrestre”, explica Marcelo Zurita, presidente da Associação Paraibana de Astronomia (APA), membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), diretor técnico da Rede Brasileira de Observação de Meteoros (BRAMON) e colunista do Olhar Digital. 

“Nós já sabíamos que a exosfera, camada mais externa da nossa atmosfera, se estende por várias dezenas de milhares de quilômetros acima da superfície da Terra, o que já incluiria grande parte das nossas viagens espaciais tripuladas”, disse o especialista. “Mas, o que esse estudo russo mostra agora é que nem mesmo os astronautas da Apollo 13, os seres humanos que mais distantes estiveram do nosso planeta (400 mil km), nem mesmo eles chegaram a deixar nossa atmosfera. É curioso, mas não diminui em nada o tamanho das conquistas alcançadas por nossos exploradores do espaço”.

Mas, e quanto ao termo “reentrada na atmosfera”, usado para dizer que um objeto retornou ao planeta? Zurita explica que ele continua fazendo sentido, pois se refere a atravessar as camadas mais densas, onde a resistência do ar é forte o bastante para queimar as espaçonaves. 

No fim das contas, a pergunta “onde começa o espaço?” não tem uma única resposta. Depende de para que você quer saber. Para fins técnicos, usamos a linha de Kármán. Para fins científicos, é uma zona de transição longa e gradual.

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Exoplaneta rochoso pode ter explodido a própria atmosfera

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Astrônomos identificaram um mundo alienígena que pode ter perdido sua atmosfera em um processo incomum. Designado TOI-512b, o exoplaneta foi detectado pelo satélite TESS, da NASA, e teve suas características confirmadas pelo instrumento ESPRESSO, instalado no Very Large Telescope (VLT), no Chile. 

A descoberta pode ajudar a explicar um mistério da astronomia: a falta de planetas com raios entre 1,8 e 2,4 vezes o tamanho da Terra, conhecida como “Deserto de Netunos Quentes”.

O TOI-512b é classificado como uma superterra, um tipo de exoplaneta maior que a Terra, mas menor que Netuno. Esses corpos podem ter composições diversas, desde mundos rochosos até planetas com atmosferas espessas. No caso do TOI-512b, ele parece ter perdido grande parte de sua camada gasosa.

Representação artística de um planeta superterra. Crédito: NASA

Localizado a 218 anos-luz, esse exoplaneta orbita sua estrela a cada 7,1 dias, a apenas 9,8 milhões de quilômetros. Isso o expõe a uma intensa radiação estelar, fazendo com que ele seja extremamente quente. TOI-512b tem um raio 1,54 vez maior que o da Terra e uma massa 3,57 vezes superior. Sua densidade média, de 5,62 gramas por centímetro cúbico, é um pouco maior que a da Terra, sugerindo uma composição rochosa.

Os cientistas acreditam que ele pode ter sido um planeta maior e gasoso, semelhante a Netuno, mas que perdeu grande parte de sua atmosfera ao longo do tempo. Existem duas principais hipóteses para explicar esse fenômeno. A primeira sugere que a radiação da estrela pode ter “soprado” os gases, deixando para trás um núcleo menor e mais denso. A segunda aponta que o calor interno do planeta pode ter aquecido sua camada gasosa, facilitando sua dissipação.

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Exoplanetas podem perder suas atmosferas por mecanismos diversos

Os cálculos indicam que o TOI-512b tem um pequeno núcleo representando 13% de sua massa, um manto de 69% e uma camada de água de 16%. Sua fina camada gasosa corresponde a apenas 2% da massa total, o que sugere que ele perdeu grande parte de sua atmosfera original. 

Caso a radiação estelar fosse a única responsável por essa perda, não haveria mais vestígios de água. No entanto, como ainda há indícios, os cientistas acreditam que a perda de massa alimentada pelo núcleo seja a explicação mais plausível.

Exoplaneta TOI-512b orbita a estrela TOI-512 a cada 7,1 dias, a apenas 9,8 milhões de km de distância. Crédito: Stellarcatalog

Esse processo pode levar bilhões de anos, o que se encaixa com a idade estimada do planeta, de 8,2 bilhões de anos. No entanto, os pesquisadores alertam que diferentes planetas podem perder suas atmosferas por mecanismos variados. Alguns podem ser mais afetados pela radiação estelar, enquanto outros podem passar por ambos os processos simultaneamente.

O estudo também descartou a presença de um segundo planeta que havia sido sugerido em observações anteriores do TESS (sigla em inglês para Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito). Para obter mais informações sobre a composição do TOI-512b, os astrônomos esperavam utilizar o Telescópio Espacial James Webb (JWST), mas ele pode não ser adequado para esse tipo de análise. Em vez disso, futuras observações podem ser feitas pelo espectrômetro ANDES (Espectrógrafo Echelle de Alta Dispersão ArmazoNes), que será instalado no Extremely Large Telescope (ELT), atualmente em construção no Chile.

Relatada em um artigo publicado este mês na revista Astronomy & Astrophysics, a descoberta do TOI-512b fornece pistas valiosas sobre a evolução dos exoplanetas e ajuda a entender por que alguns mundos desaparecem da categoria de planetas gasosos. 

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Por que não sentimos o peso da atmosfera? Entenda

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A atmosfera terrestre é uma camada de gases que envolve nosso planeta, essencial para a manutenção da vida. Composta principalmente por nitrogênio (78%) e oxigênio (21%), ela também contém outros gases, vapor d’água e partículas em suspensão. 

Apesar de sua imensa massa, que chega a aproximadamente 5,5 quatrilhões de toneladas, não sentimos o peso da atmosfera sobre nossos corpos. Mas por que isso acontece? Continue lendo e descubra.

O que é a atmosfera?

Aurora Boreal na atmosfera / Crédito: muratart (shutterstock/reprodução)

A atmosfera é uma camada de gases que envolve a Terra, retida pela força da gravidade. Ela desempenha um papel crucial na proteção do planeta, filtrando radiação ultravioleta, regulando a temperatura e permitindo a respiração dos seres vivos.

A atmosfera tem cinco camadas principais:

  • Troposfera (0-12 km): onde ocorrem os fenômenos meteorológicos e se encontra o ar respirável.
  • Estratosfera (12-50 km): contém a camada de ozônio, que absorve a radiação UV.
  • Mesosfera (50-80 km): camada onde as temperaturas são mais baixas e onde a maioria dos meteoros se desintegra.
  • Termosfera (80-700 km): onde ocorre a ionização dos gases e a formação de auroras boreais e austrais.
  • Exosfera (700-10.000 km): parte mais externa, onde os gases são extremamente rarefeitos e os satélites orbitam.

A pressão atmosférica, que é a força exercida pelo ar sobre a superfície terrestre, diminui conforme a altitude aumenta. Ao nível do mar, a pressão média é de 1 atmosfera (atm), equivalente a 101.325 Pascal (Pa). Essa pressão é produto do peso do ar acima de nós, que se estende por cerca de 100 quilômetros de altura.

Por que não sentimos o peso da atmosfera?

Um satélite na atmosfera terrestre
Um satélite na atmosfera terrestre / Crédito: Mechanik (shutterstock/reprodução)

Apesar da atmosfera exercer uma pressão significativa sobre nós, não sentimos seu peso devido a um equilíbrio de forças. O ar, sendo um fluido, exerce pressão em todas as direções. Isso significa que a pressão atmosférica atua tanto de cima para baixo quanto de baixo para cima, além de atuar lateralmente. Esse equilíbrio de forças faz com que a pressão externa se cancele, o que impede que sintamos o peso da atmosfera.

Além disso, nosso corpo é adaptado para lidar com essa pressão. A pressão interna do nosso corpo, gerada por fluidos e gases, é igual à pressão externa exercida pela atmosfera. Esse equilíbrio é essencial para nossa sobrevivência. Se houvesse uma diferença significativa entre a pressão interna e externa, nosso corpo seria comprimido ou expandido, causando danos graves.

Um exemplo prático é o que acontece ao nível do mar. A pressão atmosférica nessa altitude equivale a cerca de 10 toneladas por metro quadrado. No entanto, como a pressão se distribui uniformemente, não sentimos essa força poderosa.

Imagine segurar um objeto pesado com as duas mãos: se você aplicar a mesma força em ambos os lados, o objeto parecerá leve. O mesmo princípio se aplica à pressão atmosférica.

A atmosfera do céu da estratosfera
A atmosfera do céu da estratosfera / Crédito: Chaleephoto (shutterstock/reprodução)

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O papel da gravidade e da pressão interna

A gravidade é a força que mantém a atmosfera presa à Terra. Sem ela, os gases escapariam para o espaço, como acontece em corpos celestes menores, como a Lua. A gravidade também é responsável por comprimir o ar próximo à superfície, tornando-o mais denso ao nível do mar. Conforme subimos em altitude, o ar se torna mais rarefeito, e a pressão diminui.

Um céu com nuvens cinzentas
Um céu com nuvens cinzentas / Crédito: Bilanol (shutterstock/reprodução)

Nosso corpo, por sua vez, sofreu adaptações ao passar dos anos para resistir a essas forças. A pele, os músculos e os ossos são estruturas que ajudam a manter a integridade física mesmo sob pressão. Em situações extremas, como no vácuo do espaço, onde não há pressão atmosférica, o corpo humano sofreria danos devido à falta de equilíbrio entre as pressões interna e externa.

No entanto, na superfície terrestre, esse equilíbrio se mantêm, o que permite que vivamos sem sentir o peso da atmosfera.

Em resumo, a atmosfera terrestre é uma camada essencial para a vida, e os habitantes da Terra não sentem seu peso por causa do equilíbrio entre a pressão externa e a pressão interna do nosso corpo. A física por trás desse fenômeno demonstra como a natureza encontra maneiras de manter a harmonia entre forças aparentemente opostas.

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SpaceX vai lançar missão da NASA para investigar correntes elétricas na atmosfera da Terra

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Correntes elétricas intensas percorrem os céus polares da Terra a cada segundo, transportando milhões de amperes de carga elétrica. Conhecidos como eletrojatos de auroras, esses fenômenos surgem da interação entre o vento solar e o campo magnético do planeta. Seus efeitos podem ser prejudiciais, causando falhas em redes elétricas, interferências em satélites e riscos para astronautas.

Para entender melhor esse processo, a NASA lançará a missão EZIE (sigla em inglês para Explorador de imagens Zeeman por Eletrojato). O projeto enviará ao espaço três pequenos satélites para rastrear e analisar o comportamento dos eletrojatos. O objetivo é identificar suas variações e prever possíveis impactos na infraestrutura terrestre e nas operações espaciais.

“EZIE será a primeira missão focada exclusivamente no estudo dos eletrojatos”, explicou Larry Kepko, cientista do projeto na NASA, em um comunicado. A missão utilizará uma técnica inovadora baseada no chamado efeito Zeeman, um método de medição de campos magnéticos nunca antes usado para esse fim.

A chave para essa investigação está no comportamento das moléculas de oxigênio na atmosfera terrestre. Essas moléculas emitem radiação de micro-ondas em uma frequência específica, que pode ser alterada pela presença de um campo magnético. Como os eletrojatos criam campos magnéticos ao redor do planeta, eles modificam essa radiação em um processo chamado divisão de Zeeman. Quanto mais forte o campo, maior é a divisão observada.

Os três cubesats da missão EZIE estarão equipados com magnetômetros de micro-ondas para detectar essas variações. A partir dessas medições, os cientistas poderão mapear com precisão a estrutura e a evolução dos eletrojatos, ampliando o conhecimento sobre seu impacto na Terra e no espaço.

“Essa técnica permite medir remotamente campos magnéticos gerados por correntes elétricas em altitudes de difícil acesso”, explicou Sam Yee, cientista responsável pelo projeto. O estudo pode ajudar a desenvolver sistemas de alerta para minimizar os danos causados por essas correntes na infraestrutura terrestre.

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Dados coletados na atmosfera da Terra serão analisados por cientistas cidadãos

Além dos satélites, a NASA contará com a colaboração de cientistas cidadãos para coletar dados complementares. Kits de magnetômetros serão distribuídos para estudantes nos EUA e voluntários ao redor do mundo. Os dados obtidos na superfície terrestre serão comparados com as medições feitas no espaço, proporcionando uma visão mais completa dos eletrojatos.

“Os cubesats farão medições a partir do espaço, enquanto estudantes e voluntários coletarão informações do solo”, destacou Nelli Mosavi-Hoyer, gerente do projeto na NASA. Essa abordagem colaborativa amplia as possibilidades de pesquisa e incentiva a participação do público na ciência.

Os satélites EZIE serão lançados a bordo de um foguete Falcon 9 da SpaceX, partindo da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia, com a missão de compartilhamento de viagens Transporter-13. Ainda sem data definida, a missão deve ser lançada em breve, para aproveitar o período de máximo solar, quando a atividade do Sol está mais intensa e os eletrojatos se tornam mais fortes. “Esse é o momento ideal para o lançamento, pois os eletrojatos respondem diretamente à atividade solar”, explicou Kepko.

Outras missões da NASA, como o projeto PUNCH (Polarímetro para Unificar a Coroa e a Heliosfera), complementarão o estudo dos eletrojatos. Os satélites PUNCH analisarão como o material da coroa solar se transforma no vento solar, fornecendo informações essenciais para entender a relação entre o Sol e a atmosfera terrestre (saiba mais aqui).

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