Em junho de 2024, um grupo de pesquisadores da meteorologia e ciência atmosférica da Penn State partiu em uma viagem de carro pela Costa Leste em uma Toyota Sienna modificada de 2013. A van estava equipada com um instrumento meteorológico telescópico personalizado que se estendia do telhado. O objetivo deles era localizar as tempestades de verão quase diárias da Flórida e observar um fenômeno que nunca havia sido confirmado fora de um laboratório.
Esse fenômeno, conhecido como descarga corona, envolve pequenas explosões de eletricidade que se formam nas extremidades das folhas. Esses pulsos elétricos fracos podem fazer com que as copas das árvores emitam um brilho sutil na faixa ultravioleta (UV). Cientistas suspeitam há mais de 70 anos que as florestas podem produzir esses efeitos durante tempestades devido à atividade incomum do campo elétrico, mas evidências diretas na natureza continuaram a ser elusivas.
Um Mistério de Longa Data Finalmente Testado em Campo
A equipe de pesquisa incluía William Brune, um professor distinto de meteorologia e ciência atmosférica; Patrick McFarland, um doutorando na mesma área; Jena Jenkins, uma professora assistente de pesquisa; e David Miller, um ex-professor associado de pesquisa que agora trabalha no Laboratório de Pesquisa Aplicada da Penn State. O objetivo deles era documentar descargas corona ocorrendo naturalmente pela primeira vez.
Florida foi escolhida devido às suas tempestades frequentes, que pareciam ideais para o estudo. No entanto, o clima não cooperou como esperado. Durante três semanas, McFarland e Brune seguiram tempestades curtas que se dissipavam rapidamente, deixando-os sem dados úteis.
Observação Incrível na Carolina do Norte
À medida que a equipe começou a voltar para a Pensilvânia, as condições mudaram. Grandes tempestades duradouras se desenvolveram a oeste da Interestadual 95. Aproveitando a oportunidade, os pesquisadores pararam na Universidade da Carolina do Norte em Pembroke e montaram seus equipamentos em um estacionamento. Eles apontaram seus instrumentos para as partes superiores de uma árvore de liquidâmbar localizada a cerca de 30 metros de sua van.
Uma tempestade persistiu por quase duas horas, trazendo chuva forte e relâmpagos frequentes. Durante esse período, a equipe registrou descargas corona na árvore de liquidâmbar e também observou atividade semelhante em um pinheiro de longa agulha à medida que a tempestade enfraquecia. Essas observações marcaram a primeira detecção confirmada de descargas corona em um ambiente natural. Os achados foram posteriormente publicados na Geophysical Research Letters.
“Isso apenas demonstra que ainda há ciência de descoberta sendo realizada,” disse McFarland, autor principal do artigo. “Por mais de meio século, os cientistas teorizaram que a corona existe, mas isso prova.”
Como as Descargas Corona se Formam em Tempestades
De acordo com os pesquisadores, as descargas corona ocorrem devido a grandes desequilíbrios elétricos durante as tempestades. As nuvens de tempestade desenvolvem grandes cargas negativas que atraem cargas positivas no solo. Essa carga positiva sobe através das árvores, concentrando-se nos pontos mais altos, como as extremidades das folhas.
Em estruturas minúsculas e semelhantes a pelos, o campo elétrico torna-se intenso o suficiente para produzir um brilho fraco que pode ser visto tanto na luz visível quanto na UV. A radiação UV gerada por esse processo pode quebrar moléculas de vapor d’água, levando à formação de hidroxila.
Química Atmosférica e Efeitos de Limpeza do Ar
A hidroxila desempenha um papel fundamental na atmosfera como seu principal oxidante. Os oxidantes ajudam a remover poluentes ao reagir com substâncias químicas suspensas no ar e transformá-las em substâncias que são mais fáceis de eliminar. Essas reações envolvem compostos liberados pelas árvores, bem como poluentes gerados pelo homem, incluindo metano, um potente gás de efeito estufa.
Trabalhos anteriores da equipe mostraram que as descargas corona podem ser uma fonte significativa desses agentes de limpeza atmosférica dentro das copas das florestas. Isso torna o fenômeno potencialmente importante para a qualidade do ar e processos climáticos.
Insights de Laboratório e Confirmação em Campo
Os pesquisadores já haviam estudado esse efeito em experimentos controlados. Ao aplicar pulsos elétricos de alta voltagem e baixa corrente em ramos de árvore, encontraram uma forte ligação entre as emissões UV das descargas corona e a produção de hidroxila. Em tanto esses experimentos quanto nas observações de campo recentes, eles também notaram danos leves nas folhas nos pontos onde a corona se formou.
Para observar o fenômeno ao ar livre, a equipe criou o Sistema de Telescópio de Observação de Corona. Este instrumento é um telescópio newtoniano conectado a uma câmera sensível à UV. Inclui capacidades de geolocalização, sensores para medir eletricidade atmosférica e calibração utilizando uma lâmpada de mercúrio. O sistema bloqueia comprimentos de onda UV solar para que apenas a corona, relâmpagos e fogo possam produzir sinais detectáveis.
Centenas de Eventos de Corona Capturados
Usando esse sistema na Carolina do Norte, a equipe registrou 859 eventos de corona na árvore de liquidâmbar e 93 no pinheiro loblolly. Cada evento durou de uma fração de segundo a vários segundos, de acordo com McFarland. Observações adicionais foram feitas durante outras quatro tempestades e em quatro espécies diferentes de árvores.
“É quase invisível para o olho nu, mas nossos instrumentos proporcionam uma visão de faixas de corona cintilante brilhando enquanto as tempestades passam sobre nós,” disse McFarland. “Essas coronae generalizadas têm implicações para a remoção de hidrocarbonetos emitidos pelas árvores, danos sutis nas folhas das árvores e podem ter implicações mais amplas para a saúde das árvores, florestas e da atmosfera.”
Questões em Aberto sobre Árvores e o Meio Ambiente
Embora a equipe tenha confirmado que as descargas corona ocorrem na natureza, muitas perguntas permanecem. Os pesquisadores querem saber se esses eventos elétricos prejudicam as árvores ou proporcionam algum benefício. Eles também estão investigando se as árvores se adaptaram para tolerar ou até tirar proveito desse processo, e se a limpeza atmosférica resultante beneficia os ecossistemas florestais.
Para explorar essas questões, os cientistas estão começando colaborações com ecologistas de árvores e biólogos. Seu trabalho pode levar a novas percepções sobre como as florestas interagem com a atmosfera e como essas interações influenciam a saúde ambiental.
O estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA, tendo Brune, Jenkins e Miller como co-autores.
