Em junho de 2024, uma equipe de pesquisadores de Ciências Meteorológicas e Atmosféricas do Estado da Pensilvânia embarcou em uma viagem ao longo da Costa Leste em um Toyota Sienna 2013 modificado. A van foi equipada com um instrumento meteorológico telescópico feito sob medida que se estende desde o 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 geradas nas pontas das folhas. Esses pulsos elétricos fracos podem fazer com que as copas das árvores emitam um brilho sutil na faixa ultravioleta (UV). Durante mais de 70 anos, os cientistas suspeitaram que as florestas poderiam causar tais efeitos durante tempestades devido à atividade incomum do campo elétrico, mas a evidência direta na natureza permaneceu ilusória.
Um mistério de longa data foi finalmente testado em campo
A equipe de pesquisa incluiu William Bruhn, distinto professor de meteorologia e ciências atmosféricas; Patrick McFarland, estudante de doutorado na mesma área; Jena Jenkins, professora associada; e David Miller, ex-professor associado agora no Laboratório de Pesquisa Aplicada da Penn State. O objetivo deles 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 contribuiu para as expectativas. Durante três semanas, McFarland e Brune rastrearam tempestades de curta duração que se dissiparam rapidamente, deixando-os sem dados úteis.
Observação inovadora na Carolina do Norte
Quando a equipe começou a retornar à Pensilvânia, as condições mudaram. Tempestades grandes e duradouras 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 no estacionamento. Eles apontaram seus instrumentos para os galhos superiores de uma árvore localizada a cerca de 30 metros de sua van.
A tempestade durou quase duas horas, trazendo fortes chuvas e relâmpagos frequentes. Durante esse período, a equipe registrou descargas na copa de uma eucalipto e também observou atividade semelhante em um longo pinheiro próximo quando a tempestade passou. Estas observações tornaram-se a primeira detecção confirmada de descargas corona em condições naturais. As descobertas foram publicadas posteriormente na Geophysical Research Letters.
“Isto apenas mostra que a ciência da descoberta ainda é um trabalho em progresso”, disse McFarland, principal autor do artigo. “Por mais de meio século, os cientistas teorizaram que a coroa existe, mas isso confirma isso.”
Como as descargas corona se formam durante as tempestades
Segundo os pesquisadores, as descargas corona ocorrem devido a graves desequilíbrios elétricos durante tempestades. As nuvens de tempestade criam grandes cargas negativas que atraem cargas positivas para o solo. Essa carga positiva sobe pelas árvores, concentrando-se nos pontos mais altos, como as pontas das folhas.
Nessas minúsculas estruturas 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 nos UV. A radiação UV criada por este processo pode quebrar as moléculas de vapor de água, levando à formação de hidroxila.
Composição química da atmosfera e purificação do ar
A hidroxila desempenha um papel fundamental na atmosfera como seu principal oxidante. Os oxidantes ajudam a remover poluentes, reagindo com produtos químicos no ar e transformando-os em substâncias mais fáceis de eliminar. Estas reações incluem compostos libertados pelas árvores, bem como poluentes produzidos pelo homem, incluindo o metano, um poderoso gás com efeito de estufa.
O trabalho anterior da equipe mostrou que as descargas de copas podem ser uma fonte significativa desses necrófagos nas copas das florestas. Isso torna o fenômeno potencialmente importante para a qualidade do ar e os processos climáticos.
Resultados laboratoriais e validação de campo
Os pesquisadores tiveram previamente estudado este efeito em experimentos controlados. Ao aplicar pulsos elétricos de alta tensão e baixa corrente aos galhos das árvores, eles descobriram uma forte ligação entre a radiação UV das descargas corona e a produção de hidroxila. Tanto nestas experiências como em observações de campo recentes, também observaram ligeiros danos nas folhas nos locais de formação de copas.
Para observar o fenômeno ao ar livre, a equipe criou o Sistema Telescópio de Observação Corona. Este instrumento é um telescópio newtoniano conectado a uma câmera sensível aos raios ultravioleta. Inclui capacidades de geolocalização, sensores para medir a eletricidade atmosférica e calibração usando uma lâmpada de mercúrio. O sistema bloqueia os comprimentos de onda da radiação ultravioleta do Sol para que apenas a coroa, os relâmpagos e o fogo possam produzir sinais detectáveis.
Centenas de eventos da coroa foram registrados
Usando este sistema na Carolina do Norte, a equipe registrou 859 eventos de copa na árvore de eucalipto e 93 no pinheiro loblolly. De acordo com McFarland, cada evento durou de uma fração de segundo a vários segundos. Observações adicionais foram feitas durante outras quatro tempestades e para quatro espécies de árvores diferentes.
“É quase invisível a olho nu, mas os nossos instrumentos produzem visões de manchas da coroa cintilante que brilham à medida que as tempestades passam”, disse McFarland. “Essas copas generalizadas têm implicações na remoção de hidrocarbonetos emitidos pelas árvores, danos menores às folhas das árvores e podem ter implicações mais amplas para a saúde das árvores, das florestas e da atmosfera”.
Perguntas abertas sobre árvores e meio ambiente
Embora a equipe tenha confirmado que as descargas corona ocorrem na natureza, muitas questões permanecem. Os pesquisadores querem saber se esses fenômenos elétricos prejudicam ou beneficiam as árvores. Eles também estão investigando se as árvores se adaptaram para tolerar o processo, ou mesmo utilizá-lo, e se a limpeza resultante da atmosfera beneficia os ecossistemas florestais.
Para investigar estas questões, os cientistas estão colaborando com ecologistas e biólogos arborícolas. O seu trabalho pode levar a uma nova compreensão de como as florestas interagem com a atmosfera e como essas interações afetam a saúde ambiental.
O estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, e Brune, Jenkins e Miller atuaram como coautores.
