Em junho de 2024, um grupo de pesquisadores da meteorologia e ciências atmosféricas da Penn State iniciou 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 teto. O objetivo era rastrear 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 pequenos surtos de eletricidade que se formam nas extremidades das folhas. Esses pulos elétricos sutis podem fazer com que o topo das árvores emita um brilho sutil na faixa do ultravioleta (UV). Os cientistas suspeitam há mais de 70 anos que as florestas poderiam produzir esses efeitos durante tempestades devido à atividade incomum do campo elétrico, mas evidências diretas na natureza continuavam sendo elusivas.
Um Mistério de Longa Data Finalmente Testado em Campo
A equipe de pesquisa incluía William Brune, um professor distinto de meteorologia e ciências atmosféricas; Patrick McFarland, um estudante de doutorado 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 era documentar descargas corona ocorrendo naturalmente pela primeira vez.
A Flórida foi escolhida devido às suas frequentes tempestades, que pareciam ideais para o estudo. No entanto, o clima não colaborou como esperado. Durante três semanas, McFarland e Brune seguiram tempestades de curta duração que se dissiparam rapidamente, deixando-os sem dados úteis.
Observação Inédita na Carolina do Norte
Enquanto a equipe começava a retornar para a Pensilvânia, as condições mudaram. Tempestades grandes e duradouras se desenvolveram a oeste da Interestadual 95. Aproveitando a oportunidade, os pesquisadores pararam na Universidade da Carolina do Norte em Pembroke e montaram o equipamento em um estacionamento. Eles direcionaram seus instrumentos para os galhos superiores de um doce-goma localizado a cerca de 30 metros de sua van.
Uma tempestade persistiu por quase duas horas, trazendo chuvas intensas e relâmpagos frequentes. Durante esse período, a equipe registrou descargas corona na árvore doce-goma e também observou atividade semelhante em um pinheiro de longa agulha loblolly nas proximidades enquanto a tempestade se 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 prova que ainda existem descobertas científicas sendo feitas”, disse McFarland, autor principal do artigo. “Por mais de meio século, os cientistas teorizaram que a corona existe, mas isso a prova.”
Como as Descargas Corona se Formam em Tempestades
De acordo com os pesquisadores, as descargas corona ocorrem devido a desequilíbrios elétricos fortes durante as tempestades. As nuvens de tempestade desenvolvem grandes cargas negativas que atraem cargas positivas na superfície. Essa carga positiva sobe através das árvores, concentrando-se nos pontos mais altos, como as extremidades das folhas.
Nessas estruturas minúsculas e semelhantes a pelos, o campo elétrico se torna intenso o suficiente para produzir um brilho fraco que pode ser visto tanto na luz visível quanto no UV. A radiação UV gerada por esse processo pode quebrar as 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 agente oxidante. Os oxidantes ajudam a remover poluentes reagindo com produtos químicos no ar e transformando-os 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.
Pesquisas anteriores da equipe mostraram que as descargas corona poderiam ser uma fonte significativa desses agentes de limpeza atmosférica dentro das copas das florestas. Isso torna o fenômeno potencialmente importante para processos de qualidade do ar e clima.
Insights de Laboratório e Confirmação em Campo
Os pesquisadores haviam estudado anteriormente esse efeito em experimentos controlados. Ao aplicar pulsos elétricos de alta tensão e baixa corrente nos galhos das árvores, descobriram uma forte ligação entre as emissões UV das descargas corona e a produção de hidroxila. Em tanto nesses experimentos quanto nas recentes observações em campo, também notaram danos leves nas folhas nos pontos onde ocorreram as descargas corona.
Para observar o fenômeno ao ar livre, a equipe criou o Sistema de Telescópio para Observação de Corona. Este instrumento é um telescópio newtoniano conectado a uma câmera sensível a UV. Inclui capacidades de geolocalização, sensores para medir eletricidade atmosférica e calibração usando uma lâmpada de mercúrio. O sistema bloqueia os comprimentos de onda de UV solar, de modo que apenas a corona, relâmpagos e fogo possam produzir sinais detectáveis.
Centenas de Eventos de Corona Capturados
Usando este sistema na Carolina do Norte, a equipe registrou 859 eventos de corona na árvore doce-goma e 93 no pinheiro loblolly. Cada evento durou de frações de segundo a vários segundos, de acordo com McFarland. Observações adicionais foram feitas durante outras quatro tempestades e em quatro diferentes espécies de árvores.
“É quase invisível a olho nu, mas nossos instrumentos oferecem uma visão de faixas de corona cintilantes brilhando enquanto as tempestades passam por cima”, disse McFarland. “Essas coronas 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 Abertas 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 oferecem 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 iniciando 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 Ciência dos EUA, com Brune, Jenkins e Miller atuando como co-autores.
