Ученые уже давно знают, что атмосфера Земли теряет несколько сотен тонн кислорода каждый день. Они понимают, как происходит потеря кислорода на ночной стороне Земли, но не уверены, как это происходит на дневной стороне. Хотя они знают одну вещь; они случаются во время полярных сияний.
Согласно пресс-релизу Обсерватории Земли НАСА, нет двух одинаковых событий, связанных с утечкой кислорода, что затрудняет понимание их. Они называют события «фонтанами газа», которые покидают Землю во время авроральной деятельности, и у Обсерватории Земли есть миссия, посвященная их пониманию.
Миссия является частью программы НАСА «Обсерватория Земли» под названием VISIONS-2 (Визуализация оттока ионов через зондирование нейтрального атома-2) и требует определенных условий. Он расположен в Нью-Олесунне, Шпицберген, Норвегия, по уважительной причине. Это самое северное круглогодичное гражданское поселение в мире. В нем круглый год есть свободная ото льда гавань и современная ракета. Зимой здесь также нет солнца, которое мешало бы изучению полярных сияний.
Но есть еще кое-что, что делает это идеальным местом для миссии VISIONS-2. Каждое утро Ни Олесунн проходит под слабым местом в магнитном пузыре Земли. Слабое место похоже на воронку, которая направляет сильный солнечный ветер в нашу верхнюю атмосферу. Это вызывает авроральные проявления и кипит газы нашей атмосферы в космическом вакууме в авроральном фонтане.
Недавно исследователи с VISIONS-2 запустили две зондирующие ракеты, чтобы исследовать потерю кислорода во время полярных сияний. Звучащие ракеты - это маленькие целевые ракеты, которые можно быстро запустить. В этом случае две ракеты были загружены камерами и другими приборами и подготовлены к запуску.
Команда запуска должна быть очень терпеливой. Но, конечно, у них есть технологии на их стороне. Им не нужно ждать, пока они увидят сияние, они заранее заметили сияние благодаря спутнику DSCOVR (Deep Space Climate Observatory).
DSCOVR - обсерватория солнечного ветра NOAA. Он находится в точке Лагранжа между Землей и Солнцем и сообщает команде VISIONS-2, когда солнечный ветер достаточно силен и ориентирован на правильный путь, чтобы вызвать сияние. В лучшем случае команда получает около часа предупреждения.
Даже с предварительным предупреждением, команда осторожна. Если солнечный ветер окажется слишком слабым, то запуск будет потрачен впустую. Если земные ветровые условия в атмосфере Земли слишком сильны, это тоже проблема. Ракеты неуправляемые, поэтому они должны быть ориентированы перед запуском для учета ветра. К счастью, в распоряжении команды есть еще один инструмент - метеозонды, запускаемые каждые 30 минут, по мере необходимости, для проверки ветра.
«У нас был такой удивительный опыт построения этих очень сложных и способных полезных нагрузок…» - Даг Роуланд, главный исследователь, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Ракеты были установлены в Ню-Олесунне, Шпицберген (Норвегия), и исследователи ждали сияния, прежде чем запустить пару. 7 декабря 2018 года исследователи запустили две ракеты во время сияния. На фото ниже показана длинная экспозиция ракет, на которой запечатлены оба запуска, даже если они произошли с интервалом в пару минут.
Миссия использовала пару ракет, чтобы они могли использовать различные инструменты в каждом. Некоторые инструменты требовали вращающейся платформы, а некоторые - нет. Пара ракет, запущенных за пару минут между ними, также позволяла аналогичным приборам снимать показания с течением времени. На приведенном выше изображении показаны первые этапы воспламенения и выгорания двух ракет, когда они были направлены на исследование потери кислорода в атмосфере Земли.
«У нас был такой удивительный опыт создания этих очень сложных и способных полезных нагрузок, их интеграции и тестирования в Уоллопсе, а затем их вывода на поле», - сказал Дуг Роуланд, главный исследователь миссии и физик космоса в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «Запуск был очень эмоциональным моментом, тем более, когда мы увидели, что все инструменты работали хорошо, а научные условия были хорошими».
После запуска ракета работает в атмосферном фонтане в течение десяти минут. Нейтральные атомные камеры создают изображение фонтана изнутри и снаружи. Камера сияния регистрирует само сияние, его температуру, интенсивность и высоту. Если все пойдет хорошо, исследовательская группа будет вознаграждена «стеной науки».
Запуск 7 декабря, похоже, прошел успешно. Ранний просмотр данных показывает, что инструменты функционировали должным образом и возвращали намеченные данные. «Я считаю, что мы видели« атмосферный фонтан », - сказал Роуланд. Данные по-прежнему необходимо анализировать и масштабировать, «но мы можем иметь доказательства этого с разных точек зрения».
Земля, очевидно, является динамичной, живой, активной планетой. Здесь много чего происходит. Проект VISIONS-2 предназначен не только для того, чтобы помочь нам лучше понять нашу собственную планету, но и для других планет. Какие планеты обитаемы? Почему некоторые так пусты? Как такая планета, как Марс, в которой когда-то была атмосфера, потеряла ее?
Атмосфера Земли скоро исчезнет. Во всяком случае, пока солнце не станет красным гигантом примерно через 5 миллиардов лет. В тот отдаленный момент времени расширяющееся Солнце испарит нашу атмосферу, как ничто. Тогда мы закончили.
Количество кислорода (и водорода), потерянного из атмосферы Земли во время этих сияний, ничтожно мало. Несколько сотен тонн каждый день могут звучать как много, но это не так. В любом случае фотосинтез помогает восстановить кислород. Это все еще важная часть головоломки для понимания того, как все работает, и каковы детали в отношениях между Землей и ее звездой.
- Пресс-релиз: на пути к картированию выхода атмосферы с Земли
- Записки Земной обсерватории с поля: засада на Аврору
- DSCOVR: климатическая обсерватория глубокого космоса
- Корнельский университет Спросите и астроном: сколько метеоритов поражает Землю каждый год?
