Gli scienziati sanno da tempo che l'atmosfera terrestre perde ogni giorno diverse centinaia di tonnellate di ossigeno. Capiscono come questa perdita di ossigeno si verifica sul lato notturno della Terra, ma non sono sicuri di come accada sul lato giorno. Sanno però una cosa; accadono durante le aurore.
Secondo un comunicato stampa dell'Osservatorio della Terra della NASA, due eventi di deflusso dell'ossigeno non sono esattamente gli stessi, il che li rende una sfida. Chiamano gli eventi "fontane di gas" che sfuggono alla Terra durante l'attività aurorale e l'Osservatorio della Terra ha una missione dedicata a comprenderli.
La missione fa parte del programma dell'Osservatorio della Terra della NASA chiamato VISIONS-2 (Visualizzazione del deflusso ionico tramite Neutral Atom Sensing-2) e richiede determinate condizioni. È ambientato a Ny Alesund, alle Svalbard, in Norvegia, per una buona ragione. È l'insediamento civile più settentrionale dell'anno nel mondo. Ha un porto senza ghiaccio tutto l'anno e una moderna struttura per il lancio di razzi. Non c'è nemmeno il sole nella notte invernale qui per interferire con lo studio delle aurore.
Ma c'è qualcos'altro che rende questo l'ambiente perfetto per la missione VISIONS-2. Ogni mattina, Ny Alesund passa sotto un punto debole della bolla magnetica della Terra. Il punto debole è come un imbuto che convoglia il forte vento solare nella nostra atmosfera superiore. Ciò provoca esposizioni aurorali e bolle i gas della nostra atmosfera nel vuoto dello spazio in una fontana aurorale.
Recentemente, i ricercatori con VISIONS-2 hanno lanciato due razzi che suonano per studiare la perdita di ossigeno durante le aurore. I razzi che suonano sono piccoli razzi mirati che possono essere lanciati rapidamente. In questo caso, i due razzi furono caricati con telecamere e altri strumenti e preparati per il lancio.
Il team di lancio deve essere molto paziente. Ma ovviamente hanno la tecnologia dalla loro parte. Non devono aspettare fino a quando non vedono l'aurora, hanno notato in anticipo un'aurora grazie al satellite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory).
DSCOVR è l'osservatorio eolico solare del NOAA. Si siede nel punto di LaGrange tra la Terra e il Sole e dice al team VISIONS-2 quando il vento solare è abbastanza potente e orientato nel modo giusto per causare aurore. Nel migliore dei casi, il team riceve circa un'ora di preavviso.
Anche con un avviso avanzato, il team è cauto. Se il vento solare risulta essere troppo debole, allora avranno sprecato il lancio. Se le condizioni del vento terrestre nell'atmosfera terrestre sono troppo forti, anche questo è un problema. I razzi non sono guidati, quindi devono essere orientati prima del lancio per tenere conto dei venti. Fortunatamente, il team ha a disposizione un altro strumento, palloncini meteorologici lanciati ogni 30 minuti, se necessario, per testare il vento.
"Abbiamo avuto un'esperienza così straordinaria nel costruire questi payload molto complessi e capaci ..." - Doug Rowland, investigatore principale, Goddard Space Flight Center della NASA.
I razzi furono messi in scena a Ny-Ålesund, nelle Svalbard (Norvegia), e i ricercatori attesero l'aurora prima di lanciare la coppia. Il 7 dicembre 2018, i ricercatori hanno lanciato i due razzi durante un'aurora. La foto sotto è una lunga esposizione dei razzi, che cattura entrambi i lanci anche se si sono verificati a un paio di minuti di distanza.
La missione utilizzava un paio di razzi in modo che potessero utilizzare un mix di strumenti diversi in ciascuno di essi. Alcuni strumenti richiedevano una piattaforma rotante e altri no. Una coppia di razzi lanciati con un paio di minuti tra loro ha anche permesso a strumenti simili di prendere letture nel tempo. L'immagine qui sopra mostra le accensioni e le bruciature del primo stadio dei due razzi, mentre venivano inviati nella loro missione per studiare la perdita di ossigeno nell'atmosfera terrestre.
"Abbiamo avuto un'esperienza così straordinaria nel costruire questi payload molto complessi e capaci, integrandoli e testandoli su Wallops, quindi portandoli sul campo", ha dichiarato Doug Rowland, investigatore principale della missione e fisico spaziale presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "Il lancio è stato un momento molto emozionante, tanto più quando abbiamo visto che tutti gli strumenti avevano funzionato bene e le condizioni scientifiche erano buone."
Dopo il lancio, ci sono dieci minuti per il razzo per fare il suo lavoro nella fontana atmosferica. Le telecamere di imaging atomico neutro costruiscono un'immagine della fontana dall'interno e dall'esterno. La telecamera aurorale documenta l'aurora stessa, la sua temperatura, intensità e altezza. Se tutto va bene, il team di ricerca viene premiato con un "muro della scienza".
Il lancio del 7 dicembre sembra aver avuto successo. Uno sguardo ai dati mostra che gli strumenti hanno funzionato correttamente e hanno restituito i dati previsti. "Credo che abbiamo visto la" fontana atmosferica ", ha detto Rowland. I dati devono ancora essere analizzati e ridimensionati, "ma potremmo averne prove da più punti di vista".
La Terra, ovviamente, è un pianeta dinamico, vivente e attivo. C'è molto da fare qui. Il progetto VISIONS-2 è progettato non solo per aiutarci a comprendere meglio il nostro pianeta, ma anche altri pianeti. Quali pianeti sono abitabili? Perché alcuni sono così desolati? Come ha potuto perdere un pianeta come Marte, che una volta aveva un'atmosfera?
L'atmosfera terrestre non scomparirà presto. Non fino a quando il sole diventerà rosso gigante in circa 5 miliardi di anni, comunque. In quel lontano momento, il Sole in espansione farà bollire la nostra atmosfera come niente. Quindi abbiamo finito.
La quantità di ossigeno (e idrogeno) persa dall'atmosfera terrestre durante queste aurore è minuscola. Diverse centinaia di tonnellate al giorno potrebbero sembrare molto, ma non lo è. In ogni caso, la fotosintesi aiuta a ripristinare l'ossigeno. È ancora un pezzo importante del puzzle per capire come funzionano le cose e quali sono i dettagli nella relazione tra la Terra e la sua stella.
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