Faíscas eléctricas nas árvores revelam correntes ocultas durante tempestades

Os relâmpagos são a manifestação eléctrica mais dramática de uma trovoada, mas podem não ser a única a atingir a copa das árvores.

Pela primeira vez, cientistas observaram folhas de árvores a gerar fracas faíscas eléctricas durante tempestades activas, revelando que copas inteiras podem libertar pequenas correntes para o ar.

Em vez de sofrerem apenas uma descarga de relâmpago, as florestas poderão ser atravessadas por milhares de lampejos eléctricos subtis - descargas quase invisíveis capazes de modificar a superfície das folhas e de influenciar a química do ar local.

Com um telescópio ultravioleta instalado numa carrinha, os investigadores seguiram explosões de descarga de coroa que saltavam entre pontas de folhas à medida que as tempestades passavam.

O meteorologista Patrick McFarland, da Penn State, registou clarões repetidos em várias tempestades e espécies de árvores, o que indica que esta discreta troca entre o céu e a copa poderá ser mais frequente do que se pensava.

Onde surge a faísca eléctrica

Uma trovoada de verão proporcionou a observação mais clara até agora. Durante 90 minutos, a câmara ultravioleta manteve-se apontada para três ramos de uma árvore de liquidâmbar, enquanto nuvens escuras avançavam por cima.

Só nesse intervalo, os investigadores registaram 41 explosões de coroa distintas - pequenas fugas eléctricas que brilhavam nas pontas afiadas das folhas.

Alguns dos clarões persistiram até três segundos, e o brilho saltava frequentemente de uma extremidade de folha para outra à medida que a carga da tempestade se deslocava no céu.

“Estas coisas acontecem mesmo. Já as vimos. Agora sabemos que existem”, afirmou McFarland.

Como a copa da floresta ganha carga eléctrica

No alto de uma nuvem de tempestade, as cargas positivas e negativas separam-se, enquanto o solo começa a acumular a carga oposta.

Essa carga acumulada desloca-se através das raízes e do tronco, rumo aos pontos mais elevados da árvore, concentrando-se depois nas pontas das folhas, onde o ar começa a conduzir electricidade.

Quando a carga escapa por extremidades pontiagudas, forma uma coroa - abreviatura de descarga de coroa - e produz um brilho ténue, muito menos intenso do que um relâmpago.

Embora esta descarga permaneça fria e localizada, sem partir a madeira, ainda pode alterar as superfícies das folhas.

O ultravioleta expõe correntes escondidas

Ao ar livre, o brilho visível da coroa é demasiado fraco para se destacar sob as nuvens de tempestade. Por isso, os investigadores ajustaram a câmara à luz ultravioleta - uma faixa invisível ao olho humano - para captar clarões que, de outro modo, passariam despercebidos.

As calibrações em laboratório converteram depois essa luminosidade ultravioleta em corrente eléctrica, medindo cerca de um milionésimo de ampere a sair de um único ramo de árvore.

Este passo foi essencial, pois é a corrente, e não o brilho em si, que define quanta energia chega à folha.

Nas pontas aguçadas das folhas, essa energia fica concentrada. Em testes laboratoriais, as descargas de coroa queimaram tecido e pareceram danificar a cutícula - a camada cerosa que ajuda as folhas a reter água.

Uma única descarga pode deixar apenas uma marca minúscula, mas tempestades repetidas poderão alargar gradualmente esse dano por muitas folhas.

Continua por esclarecer a forma como as árvores reagem ao longo do tempo. Sem verificações cuidadosas no terreno após as tempestades, os cientistas ainda não sabem que espécies recuperam depressa nem quais poderão perder capacidade fotossintética durante semanas ou até estações inteiras.

As faíscas eléctricas alteram o ar

Para além de queimarem as pontas das folhas, as descargas de coroa também podem transformar o ar que as florestas respiram durante as tempestades.

À medida que a carga eléctrica escapa pelas extremidades afiadas das árvores, pode desencadear a formação de substâncias químicas reactivas. Um estudo de 2022 concluiu que as descargas de coroa podem aumentar os níveis do radical hidroxilo - uma molécula de vida curta, mas poderosa, que contribui para remover poluentes da atmosfera.

Quando estas reacções químicas aumentam, podem decompor rapidamente os gases naturais libertados pelas folhas e elevar ligeiramente os níveis locais de ozono e de partículas.

É provável que o efeito se mantenha concentrado junto às copas, porque as tempestades de deslocação rápida e a chuva depressa diluem e eliminam esta emissão.

Ainda assim, cada lampejo corresponde a um pequeno impulso de química atmosférica, repetido vezes sem conta à passagem de nuvens de trovoada.

A faísca eléctrica das árvores é difícil de medir

Os ventos de tempestade mantêm as folhas em movimento constante, rodando-as e inclinando as respetivas pontas para o céu ou para longe dele. A coroa tende a surgir onde uma folha aponta mais directamente para cima, e até pequenas alterações de ângulo podem modificar a intensidade da concentração de carga eléctrica.

As superfícies molhadas também podem redireccionar a corrente para novas extremidades, fazendo o brilho saltar de forma imprevisível entre pontas. As agulhas dos pinheiros, naturalmente pontiagudas, mostraram um cintilar semelhante ao observado em espécies de folha larga, como o liquidâmbar.

Este movimento torna o fenómeno difícil de registar. O telescópio ultravioleta conseguia enquadrar apenas uma pequena parte da copa de cada vez, e as folhas sobrepostas por vezes ocultavam-se mutuamente.

É provável que descargas fracas tenham ficado abaixo do limiar de detecção da câmara, tornando quase inevitável a subcontagem ao estimar a actividade em florestas inteiras.

Ainda assim, surgiram sinais semelhantes em quatro perseguições adicionais a tempestades, da Florida à Pensilvânia, abrangendo várias espécies de árvores.

“Provavelmente pareceria um espectáculo de luzes bastante impressionante, como se milhares de pirilampos a piscar em ultravioleta descessem sobre as copas das árvores”, disse McFarland.

Mapear as faíscas nas florestas

Com a confirmação no terreno, os cientistas podem agora ir além da prova de conceito e começar a acompanhar a frequência com que a coroa surge em diferentes florestas, bem como a resposta das folhas nos dias seguintes.

Ao colaborar com ecologistas, McFarland espera associar imagens ultravioletas a levantamentos detalhados das folhas, que acompanhem danos superficiais e desidratação após as tempestades.

A instalação de sensores de ar perto das copas poderá revelar a intensidade de cada impulso químico, enquanto os dados meteorológicos poderão ajudar a relacionar os episódios de coroa com configurações específicas das nuvens.

Enquanto os investigadores não cartografarem o brilho em povoamentos inteiros de árvores e não repetirem essas medições ao longo de muitas tempestades, as estimativas do impacto à escala florestal continuarão a ser aproximadas.

Ainda assim, este trabalho altera a forma como os cientistas encaram as interacções entre tempestades e florestas, mostrando que árvores e meteorologia se ligam por mais do que relâmpagos - e que um processo eléctrico antes oculto pode agora ser medido directamente para melhorar os estudos sobre a saúde das árvores e os modelos locais de qualidade do ar.