Em junho de 2024, um grupo de pesquisadores de meteorologia e ciências atmosféricas da Penn State partiu em uma viagem pela Costa Leste em um Toyota Sienna 2013 modificado. A van foi equipada com um instrumento meteorológico telescópico feito sob medida que se estendia do teto. O objetivo deles era rastrear as tempestades quase diárias de verão na Flórida e observar um fenômeno que nunca havia sido confirmado fora do laboratório.
Este fenômeno, conhecido como descarga corona, envolve pequenas explosões de eletricidade nas pontas das folhas. Esses pulsos elétricos fracos podem fazer com que as copas das árvores emitam um brilho sutil na faixa ultravioleta (UV). Os cientistas suspeitam há mais de 70 anos que as florestas podem produzir estes efeitos durante tempestades devido à atividade incomum do campo elétrico, mas a evidência direta na natureza tem sido ilusória.
Um mistério de longa data é finalmente testado em campo
A equipe de pesquisa incluiu William Brun, um ilustre professor de meteorologia e ciências atmosféricas; Patrick McFarland, estudante de doutorado na mesma área; Jenna Jenkins, professora assistente de pesquisa; e David Miller, ex-professor de pesquisa associado que agora trabalha no Penn State Applied Research Lab. O objetivo era documentar pela primeira vez descargas corona que ocorrem naturalmente.
A Flórida foi escolhida por causa de suas frequentes tempestades, o que parecia ideal para o estudo. Porém, o clima não colaborou como esperado. Durante três semanas, McFarland e Brune acompanharam tempestades de curta duração que se dissiparam rapidamente, deixando-os sem informações úteis.
Observações inovadoras na Carolina do Norte
As coisas mudaram quando a equipe voltou para a Pensilvânia. Tempestades grandes e prolongadas desenvolveram-se a oeste da Interestadual 95. Aproveitando a oportunidade, os investigadores pararam na Universidade da Carolina do Norte, em Pembroke, e instalaram o seu equipamento num parque de estacionamento. Eles apontaram seus instrumentos para os galhos superiores de uma árvore de eucalipto a cerca de 30 metros de sua van.
Uma tempestade dura cerca de duas horas, com chuvas fortes e relâmpagos frequentes. Durante este período, a equipa registou descargas corona em árvores de eucalipto e observou actividade semelhante num pinheiro próximo, à medida que a tempestade enfraquecia. Estas observações marcaram a primeira detecção confirmada de secreção corona em ambiente natural. Os resultados foram publicados posteriormente na Geophysical Research Letters.
“Isso apenas mostra que ainda há descobertas científicas em andamento”, disse McFarland, principal autor do artigo. “Por mais de meio século, os cientistas teorizaram que a corona existe, mas isso prova isso.”
Como a corona é liberada em tempestades?
Segundo os pesquisadores, as descargas corona são causadas por fortes desequilíbrios elétricos durante as tempestades. Os relâmpagos criam grandes cargas negativas que atraem cargas positivas para o solo. Essa carga positiva viaja para cima pela planta, concentrando-se nos pontos mais altos, como as pontas das folhas.
Nessas estruturas minúsculas, semelhantes a cabelos, 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 ultravioleta gerada por esse processo pode quebrar as moléculas de vapor d’água, levando à formação de hidroxilas.
Química atmosférica e efeitos de limpeza do ar
A hidroxila desempenha um papel fundamental na atmosfera como seu oxidante primário. Os oxidantes ajudam a remover poluentes, reagindo com produtos químicos transportados pelo ar e convertendo-os em substâncias mais fáceis de eliminar. Estas reações envolvem compostos emitidos pelas plantas, bem como o poluente produzido pelo homem, metano, um potente gás de efeito estufa.
O trabalho anterior da equipe mostrou que as descargas corona podem ser uma fonte significativa desses agentes de limpeza atmosférica dentro da copa da floresta. Isso torna o fenômeno potencialmente importante para a qualidade do ar e os processos climáticos.
Insights de laboratório e validação de campo
Havia pesquisadores Anteriormente estudado Este efeito em ensaios controlados. Ao aplicar pulsos elétricos de alta tensão e baixa corrente a galhos de árvores, eles encontraram uma forte ligação entre as emissões de UV e a produção de hidroxila a partir de descargas corona. Em ambos os experimentos e observações de campo recentes, eles também observaram pequenos danos nas folhas onde a coroa se formou.
Para observar o fenômeno lá fora, a equipe desenvolveu o Corona Observing Telescope System. Este instrumento é um telescópio newtoniano acoplado a uma câmera sensível aos raios ultravioleta. Possui recursos de geolocalização, sensores para medir a eletricidade atmosférica e calibração usando lâmpadas de mercúrio. O sistema bloqueia os comprimentos de onda UV solares para que apenas corona, relâmpagos e fogo possam produzir sinais detectáveis.
Centenas de eventos corona foram capturados
Usando este sistema na Carolina do Norte, a equipe registrou 859 casos de corona em árvores de eucalipto e 93 casos em 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 de árvores diferentes.
“É quase invisível a olho nu, mas os nossos instrumentos produzem um espetáculo da coroa cintilante brilhando ao passar sobre a tempestade”, disse McFarland. “Essa coroa generalizada tem o potencial de remover hidrocarbonetos emitidos pelas árvores, causar danos sutis à folhagem das árvores e ter implicações abrangentes para a saúde das árvores, das florestas e da atmosfera”.
Perguntas abertas sobre árvores e meio ambiente
Embora a equipe tenha confirmado que a secreção corona ocorre na natureza, muitas questões permanecem. Os pesquisadores querem saber se esses eventos elétricos prejudicam as plantas ou proporcionam algum benefício. Eles estão investigando se as árvores podem tolerar ou mesmo tirar vantagem desse processo, e se a limpeza da atmosfera resultante beneficia os ecossistemas florestais.
Para explorar estas questões, os cientistas estão colaborando com ecologistas vegetais e biólogos. O seu trabalho pode levar a novos conhecimentos sobre como as florestas interagem com a atmosfera e como essas interações afetam a saúde ecológica.
O estudo foi apoiado pela National Science Foundation dos EUA, com Brune, Jenkins e Miller atuando como coautores.
