Raios cósmicos

Raios cósmicos são radiações de alta energia vindas de diversas regiões do espaço e que atingem a Terra todos os dias. Alguns raios cósmicos apresentam energias entre 100 e 1000 TeV (teraelétron-volts). Grande parte dos raios cósmicos é constituída de partículas como prótons, elétrons e núcleos atômicos.

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O que são raios cósmicos?

Os raios cósmicos foram descobertos em 1912, por Victor Hess, durante experimentos que envolviam balões atmosféricos. Trata-se de partículas altamente energéticas que se movem com velocidades muito próximas à velocidade da luz e que atingem a Terra a todo momento.

Graças à sua enorme energia cinética, essas partículas conseguem facilmente atravessar até mesmo alguns centímetros de chumbo. Quando interagem com a atmosfera terrestre, dão origem a uma grande quantidade de partículas, geralmente píons e múons, que são partículas de vida curta e que, por esse motivo, costumam ser observadas majoritariamente nas regiões mais altas da atmosfera.

Os raios cósmicos têm a capacidade de afetar o código genético dos seres vivos, induzindo-os a mutações. Nesse sentido, a espessa atmosfera da Terra protege grande parte dos seres vivos. Vale dizer também que um grande número de cientistas acredita que os raios cósmicos possam ter contribuído fortemente para a evolução da vida na Terra.

Além da nossa atmosfera, o campo magnético terrestre também desempenha um importante papel protegendo-nos de boa parte da radiação cósmica – aquela que é eletricamente carregada. Cerca de 90% de todas as partículas que vêm do espaço e atingem a Terra são prótons, 9% são partículas alfa (núcleos do átomo de hélio), 1% são elétrons e cerca de 0,25% são elementos mais pesados, como átomos de lítio, berílio e boro.

A porcentagem de elementos pesados que atingem a Terra é muito superior à presença desses elementos no Universo. Por essa razão, os físicos acreditam que os elementos mais pesados surjam a partir de colisões entre raios cósmicos e átomos de peso intermediário, como o carbono e o oxigênio, produzidos no núcleo das estrelas.

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O que os raios cósmicos podem causar?

Quando os raios cósmicos colidem com os átomos da atmosfera, eles produzem o que chamamos de chuveiro de partículas, que é resultado de um grande número de colisões subsequentes entre os átomos e os raios cósmicos, originando um grande número de mésons, como os píons, káons e múons.

Apesar de se estender por centenas de quilômetros, a detecção de um chuveiro de partículas não é tão simples. Atualmente, utilizam-se detectores de luminosidade, capazes de amplificar em muitas vezes o brilho emitido por um chuveiro de partículas. Esse brilho, por sua vez, tem origem no que chamamos de radiação Cherenkov — processo de emissão de luz que acontece quando uma partícula se move em um meio transparente em uma velocidade superior à velocidade em que a luz se propagaria nesse mesmo meio.

Aqui na Terra, uma pequena parte das partículas produzidas pelos chuveiros cósmicos chega à superfície, portanto esse fenômeno não causa danos à saúde dos seres vivos, graças à atenuação de energia promovida pela própria atmosfera. No entanto, no espaço, o efeito dos raios cósmicos pode ser devastador – satélites de telecomunicações, telescópios, balões atmosféricos e outros dispositivos eletrônicos que são lançados na órbita da Terra estão sujeitos a uma enorme incidência de raios cósmicos e, por isso, precisam ser construídos para suportar os efeitos que essas partículas têm sobre os seus circuitos eletrônicos.

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De onde vêm os raios cósmicos?

Os raios cósmicos podem tanto ser originados no Sol como nas vizinhanças do Sistema Solar ou até mesmo em outras galáxias distantes. Observações astronômicas coletadas em 2013 pelo telescópio FGTS (sigla para Fermy Gamma-Ray Space Telescope) indicam que grande parte dos raios cósmicos que atingem a Terra se origina em grandes explosões estelares – as supernovas. Além disso, os núcleos das galáxias também parecem produzir uma grande quantidade de raios cósmicos.

A figura mostra o fluxo de raios cósmicos que atravessam a Terra com relação ao seu respectivo nível de energia. O nível amarelo, de baixa energia, refere-se às partículas emitidas pelo Sol. O nível azul refere-se aos raios cósmicos originados em nossa galáxia, e o nível rosa diz respeito aos raios cósmicos extragalácticos.

Crédito da imagem

[1] Sven Lafebre | Wikimedia Commons