Esse fenômeno, denominado descarga corona, consiste em pequenos surtos de eletricidade que se formam nas extremidades das folhas. Esses pulsos elétricos sutis podem fazer com que as copas das árvores emitam um brilho discreto na faixa ultravioleta (UV). Por mais de 70 anos, os cientistas suspeitaram que as florestas poderiam gerar esses efeitos durante tempestades devido à atividade incomum dos campos elétricos, mas a evidência direta na natureza sempre foi escassa.

Uma Mistério Antigo Finalmente Testado em Campo

A equipe de pesquisa era composta por William Brune, um professor renomado de meteorologia e ciências atmosféricas; Patrick McFarland, um estudante de doutorado na mesma área; Jena Jenkins, professora assistente de pesquisa; e David Miller, um ex-professor associado de pesquisa que atualmente trabalha no Penn State Applied Research Lab. O objetivo deles era documentar pela primeira vez as descargas corona ocorrendo naturalmente.

A Flórida foi escolhida devido à sua alta frequência de tempestades, o que parecia ideal para o estudo. No entanto, as condições climáticas não atenderam às expectativas. Durante três semanas, McFarland e Brune seguiram tempestades de curta duração que se dissipavam rapidamente, deixando-os sem dados úteis.

Observação Inovadora na Carolina do Norte

Quando a equipe começou a retornar para a Pensilvânia, as condições mudaram. Tempestades grandes e duradouras se formaram a oeste da Interstate 95. Aproveitando a oportunidade, os pesquisadores pararam na University of North Carolina at Pembroke e montaram seus equipamentos em um estacionamento. Eles direcionaram seus instrumentos para as partes superiores de uma árvore de gumadeira a cerca de 30 metros de sua van.

Uma tempestade persistiu por quase duas horas, trazendo chuvas intensas e relâmpagos frequentes. Durante esse tempo, a equipe registrou descargas corona na árvore de gumadeira e também observou atividade semelhante em um piñeiro de longa agulha nas proximidades enquanto a tempestade enfraquecia. Essas observações marcaram a primeira detecção confirmada de descargas corona em um ambiente natural. Os resultados foram posteriormente publicados na Geophysical Research Letters.

“Isso demonstra que ainda existem descobertas científicas sendo realizadas,” afirmou McFarland, autor principal do artigo. “Por mais de meio século, os cientistas teorizaram que as descargas corona existem, mas isso prova sua existência.”

Como as Descargas Corona Se Formam em Tempestades

De acordo com os pesquisadores, as descargas corona ocorrem devido a fortes desequilíbrios elétricos durante tempestades. Nuvens de tempestade desenvolvem cargas negativas significativas que atraem cargas positivas no solo. Essa carga positiva sobe pelas árvores, concentrando-se nos pontos mais altos, como as extremidades das folhas.

Nessas estruturas minúsculas e semelhantes a fios, o campo elétrico se torna intenso o suficiente para produzir um brilho sutil que pode ser percebido tanto na luz visível quanto na UV. A radiação UV gerada por esse processo pode dividir 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 oxidante primário. Os oxidantes ajudam a remover poluentes ao reagirem com substâncias químicas no ar e transformá-las em substâncias mais fáceis de eliminar. Essas reações envolvem compostos liberados por árvores, bem como poluentes gerados pelo homem, incluindo metano, um potente gás de efeito estufa.

Trabalhos anteriores da equipe mostraram que as descargas corona poderiam ser uma fonte significativa desses agentes de limpeza atmosférica dentro das copas das florestas. Isso faz do fenômeno algo potencialmente importante para a qualidade do ar e processos climáticos.

Insights em 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 árvores, descobriram uma forte relação entre as emissões de UV das descargas corona e a produção de hidroxila. Tanto nesses experimentos quanto nas recentes observações de campo, também notaram pequenos danos nas folhas nos pontos onde as descargas ocorreram.

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 com o uso de uma lâmpada de mercúrio. O sistema bloqueia os comprimentos de onda UV solares, garantindo 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 gumadeira e 93 no piñeiro. Cada evento durou desde uma fração de segundo até vários segundos, de acordo com McFarland. Observações adicionais foram feitas durante outras quatro tempestades e em quatro espécies diferentes de árvores.

“É quase invisível a olho nu, mas nossos instrumentos revelam uma visão de faixas de corona cintilante enquanto as tempestades passam sobre nós,” disse McFarland. “Essas coronae disseminadas têm implicações para a remoção de hidrocarbonetos emitidos por árvores, danos sutis nas folhas 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 desejam 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 começando colaborações com ecologistas florestais e biólogos. Seu trabalho pode levar a novos insights 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 coautores.