A fita chamada Steve: como amadores do ceu deram nome a uma luz que a ciencia ignorou
Numa noite fria e limpa do inverno de 2015, um pequeno grupo de fotógrafos estava no escuro algures na província canadiana de Alberta, os tripés cravados na neve, à espera da aurora boreal. O que se ergueu sobre eles não era a aurora boreal. Em vez das conhecidas cortinas verdes a ondular ao longo do horizonte, uma fina fita de malva pálido estendeu-se a direito pelo céu de leste a oeste, estreita e de bordos nítidos, como um risco de luz traçado a régua. Não baloiçava como baloiça uma aurora. Ficava ali pendurada, a brilhar em malva, por vezes orlada no bordo inferior por uma fileira de curtas faixas verdes que a mais de um observador pareceram uma paliçada posta ao alto.
Os fotógrafos já o tinham visto. Fotografavam-no havia anos e continuavam sem fazer ideia do que era. Pertenciam a um grupo do Facebook chamado Alberta Aurora Chasers, uma comunidade informal de amadores que saíam em noites geladas para caçar o céu. Entre eles tinham ganho o hábito de chamar ao estranho arco malva "Steve", um nome deliberadamente vazio, deliberadamente sem sentido, tirado do filme de animação de 2006 Os Vizinhos Selvagens, no qual os animais assustados dão a um objeto desconhecido um nome humano inofensivo para que deixe de meter medo. A piada pegou, e as imagens continuaram a acumular-se.
Os caçadores partilharam as suas fotografias com duas pessoas que talvez soubessem: Elizabeth MacDonald, cientista de meteorologia espacial da NASA e fundadora do Aurorasaurus, um projeto criado para integrar as observações dos cidadãos na investigação real, e Eric Donovan, físico de auroras da Universidade de Calgary. Juntos, MacDonald e Donovan traziam décadas de estudo da alta atmosfera. Nenhum deles soube dizer o que era Steve. Estavam a olhar para uma estrutura brilhante que se arqueava sobre cidades povoadas, fotografada noite após noite, e que não constava da literatura científica.
Donovan concluiu que a resposta não viria só das fotografias. Era precisa uma coincidência: um satélite a atravessar a fita exatamente no momento em que uma câmara em terra a captasse. A Agência Espacial Europeia tinha os instrumentos certos em órbita, um trio de satélites chamado Swarm, concebido para medir os campos magnético e elétrico da Terra. Donovan esperou por um alinhamento e, quando fez corresponder um avistamento de Steve a partir do solo com uma passagem do Swarm, os números foram surpreendentes. À altitude a que Steve brilhava, cerca de 450 quilómetros, o satélite atravessou uma fita de gás com cerca de 25 quilómetros de largura onde a temperatura disparava para perto de 3.000 graus Celsius e onde partículas carregadas corriam para oeste a quase seis quilómetros por segundo, milhares de vezes mais depressa do que o ar de ambos os lados.
Essa medição deu ao nome provisório uma casa permanente. Num artigo de 2018 publicado na Science Advances, o primeiro estudo revisto por pares do fenómeno, a equipa manteve o nome que os caçadores tinham escolhido mas converteu-o ao contrário num acrónimo: Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, forte realce da velocidade de emissão térmica. Steve tinha-se tornado STEVE. Foi um caso raro em que a ciência profissional adota formalmente um rótulo inventado por amadores, e registou uma descoberta que viajou de um álbum do Facebook até uma revista científica em pouco mais de dois anos.
O Aurorasaurus tornou-se o tecido conjuntivo do trabalho. Era uma plataforma onde pessoas comuns podiam registar o que viam e onde os investigadores podiam procurar as raras coincidências que transformam uma anedota em prova. Nos anos seguintes foram comunicados centenas de avistamentos. Em conjunto, estabeleceram que Steve não era uma esquisitice de uma câmara ou de uma noite, mas uma característica recorrente e repetível do céu subauroral, e que tende a surgir em latitudes mais baixas do que a aurora clássica, mais perto de onde a maioria das pessoas de facto vive.
A física que o Swarm mediu não era, em si, nova. Os rápidos fluxos de plasma quente para oeste a essas altitudes são bem conhecidos dos especialistas com outro nome: uma deriva iónica subauroral, ou SAID, descrita dentro da família mais ampla das correntes de polarização subaurorais. Estes fluxos tinham sido estudados durante décadas. O que nunca lhes tinha sido associado era uma luz visível. Entendia-se que um SAID era invisível, um rio de energia que os instrumentos podiam detetar mas os olhos não podiam ver. As fotografias de Alberta, cruzadas com os dados do satélite, estabeleceram que uma deriva iónica subauroral pode ser acompanhada por um brilho suficientemente forte para ser fotografado da berma da estrada.
O estudo de 2018 estabeleceu também o que Steve não é. Uma aurora comum brilha porque partículas carregadas vindas do espaço chovem ao longo das linhas do campo magnético e embatem no oxigénio e no azoto no alto da atmosfera, excitando esses átomos até libertarem luz. Essa chuvada chama-se precipitação e é o motor de toda a aurora clássica. Quando os investigadores examinaram os dados de satélite e de solo relativos a Steve, não encontraram precipitação apreciável de eletrões a cair na fita malva. Com essa base, o artigo de 2018 e os trabalhos que se lhe seguiram afirmam sem rodeios que Steve não é uma aurora, ainda que apareça ao lado da aurora e pareça, a um olhar distraído, um parente dela.
A espetroscopia afinou ainda mais o quadro. Quando o instrumento Transition Region Explorer, no Canadá, captou a luz de Steve e a decompôs num espetro em 2019, verificou-se que a fita malva não tinha assinatura limpa nenhuma. Não havia uma única linha de emissão brilhante, apenas um largo contínuo de cor, o tipo de mancha que o aquecimento produz e não as impressões digitais atómicas discretas que uma aurora deixa. As faixas verdes ao lado deram outra leitura. A sua luz era dominada pela emissão do oxigénio a 557,7 nanómetros, o mesmo verde que as auroras comuns produzem.
Assim, o processo contém agora uma altitude medida, uma largura medida, uma temperatura medida, uma velocidade medida, um nome formal numa revista revista por pares, uma associação confirmada às derivas iónicas subaurorais, uma ausência demonstrada de precipitação de eletrões e dois comportamentos espetrais distintos lado a lado na mesma estrutura. Steve é um dos poucos fenómenos da ciência espacial moderna que foi nomeado por amadores, catalogado por amadores e só depois entregue aos instrumentos.
Conclusões e perguntas em aberto
O que o processo não contém é um mecanismo. Os cientistas sabem onde Steve se forma e sobre o que cavalga, e ainda não conseguem explicar a partir de princípios primeiros como é que uma deriva iónica subauroral produz luz sequer.
A explicação dominante, apresentada pela equipa da Science Advances e desenvolvida em trabalhos posteriores de modelação, é que o brilho é de natureza térmica: o gás que se move a seis quilómetros por segundo contra o plasma envolvente mais lento aquece por atrito e colisões, e o gás aquecido irradia o largo contínuo malva que o espetrógrafo registou. A sua fraqueza é que nenhum modelo publicado reproduz em detalhe o brilho e o espetro observados a partir das condições medidas, razão pela qual os investigadores descrevem a emissão como um contínuo de origem incerta e não como um processo resolvido.
Uma segunda teoria, avançada pelos investigadores que examinaram o espetro de 2019, diz respeito à paliçada verde e não à fita malva. Sustenta que campos elétricos alinhados com o campo magnético energizam eletrões localmente, lá em baixo onde a paliçada se forma, permitindo-lhes atingir a atmosfera e brilhar sem que partícula alguma tenha de cair do espaço. Encaixa bem com a assinatura do oxigénio. A sua fraqueza é o alcance: nada diz sobre a própria fita malva, e a aceleração local que exige nunca foi medida diretamente durante um evento de Steve.
Uma terceira posição, implícita nos dois espetros, é a de que a paliçada e a fita são acesas por dois processos sem relação entre si que apenas coincidem. A sua fraqueza é que deixa a coincidência por explicar e não dá conta de por que motivo a paliçada aparece antes de Steve nalgumas noites, depois de ele se apagar noutras, e em muitas não aparece de todo.
Alguns defendem que Steve tem sido visível sobre terra habitada desde que há gente a olhar para cima, e que a velha literatura sobre auroras está salpicada de referências a arcos malva e faixas roxas inexplicadas que eram avistamentos de Steve, registados e esquecidos porque não existia um quadro que os sustentasse. É uma leitura plausível. A sua fraqueza é que esses registos antigos são demasiado vagos para serem testados e não podem, a posteriori, distinguir-se de formas aurorais comuns.
Uma teoria sustenta que o episódio diz menos sobre o céu do que sobre as instituições que o estudam: que uma estrutura brilhante sobre cidades povoadas passou despercebida durante décadas não por ser difícil de ver, mas por estar fora daquilo que os observadores diplomados esperavam encontrar, e que outros fenómenos estão a ser ignorados pela mesma razão neste preciso momento. É um argumento sobre a atenção científica, não sobre física, e não há maneira de o testar.
As perguntas em aberto são concretas. Porque é que uma deriva iónica subauroral, presente em muitas noites, só por vezes se acende como uma fita visível? O que faz exatamente brilhar o contínuo malva, se não são partículas a cair? Porque é que a paliçada aparece só às vezes, e sem ordem fixa em relação à fita? Onde acaba Steve e começa a aurora nas noites em que ambos são impulsionados pela mesma perturbação do espaço próximo da Terra? E quantos relatos antigos de auroras incorporaram em silêncio um avistamento de Steve no registo sem que ninguém notasse a diferença? Steve foi nomeado, localizado, cronometrado e medido. Se foi explicado é outra questão, e os investigadores que trabalham nisso não afirmam o contrário.