Los científicos saben desde hace tiempo que la atmósfera de la Tierra pierde varios cientos de toneladas de oxígeno cada día. Entienden cómo ocurre esta pérdida de oxígeno en el lado nocturno de la Tierra, pero no están seguros de cómo sucede en el lado del día. Sin embargo, saben una cosa; Suceden durante las auroras.
Según un comunicado de prensa del Observatorio de la Tierra de la NASA, no hay dos eventos de salida de oxígeno que sean exactamente iguales, lo que dificulta su comprensión. Llaman a los eventos "fuentes de gas" que escapan de la Tierra durante la actividad auroral, y el Observatorio de la Tierra tiene una misión dedicada a comprenderlos.
La misión es parte del programa del Observatorio de la Tierra de la NASA llamado VISIONS-2 (Visualización del flujo de iones a través de Neutral Atom Sensing-2), y requiere ciertas condiciones. Se establece en Ny Alesund, Svalbard, Noruega por una buena razón. Es el asentamiento civil más septentrional del mundo durante todo el año. Tiene un puerto sin hielo durante todo el año y una moderna instalación de lanzamiento de cohetes. Tampoco hay sol en la noche de invierno aquí para interferir con el estudio de las auroras.
Pero hay algo más que hace de este el escenario perfecto para la misión VISIONS-2. Todas las mañanas, Ny Alesund pasa por debajo de un punto débil en la burbuja magnética de la Tierra. El punto débil es como un embudo que canaliza el feroz viento solar hacia nuestra atmósfera superior. Eso provoca exhibiciones aurorales y hierve los gases de nuestra atmósfera en el vacío del espacio en una fuente auroral.
Recientemente, los investigadores con VISIONS-2 lanzaron dos cohetes sonoros para investigar la pérdida de oxígeno durante las auroras. Los cohetes sonando son cohetes pequeños y dirigidos que se pueden lanzar rápidamente. En este caso, los dos cohetes se cargaron con cámaras y otros instrumentos, y se prepararon para el lanzamiento.
El equipo de lanzamiento tiene que ser muy paciente. Pero, por supuesto, tienen la tecnología de su lado. No tienen que esperar hasta que vean la aurora, han avisado con anticipación de una aurora gracias al satélite DSCOVR (Observatorio del clima del espacio profundo).
DSCOVR es el observatorio de viento solar de la NOAA. Se asienta en el punto LaGrange entre la Tierra y el Sol y le dice al equipo VISIONS-2 cuándo el viento solar es lo suficientemente poderoso y está orientado de la manera correcta para causar auroras. En el mejor de los casos, el equipo recibe una advertencia de aproximadamente una hora.
Incluso con advertencia avanzada, el equipo es cauteloso. Si el viento solar resulta ser demasiado débil, habrán desperdiciado el lanzamiento. Si las condiciones del viento terrestre en la atmósfera de la Tierra son demasiado fuertes, eso también es un problema. Los cohetes no están guiados, por lo que deben orientarse antes del lanzamiento para tener en cuenta los vientos. Afortunadamente, el equipo tiene otra herramienta a su disposición, globos meteorológicos lanzados cada 30 minutos, según sea necesario, para probar el viento.
"Tuvimos una experiencia increíble al construir estas cargas útiles muy complejas y capaces ..." - Doug Rowland, investigador principal del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Los cohetes se organizaron en Ny-Ålesund, Svalbard (Noruega), y los investigadores esperaron una aurora antes de lanzar la pareja. El 7 de diciembre de 2018, los investigadores lanzaron los dos cohetes durante una aurora. La foto a continuación es una larga exposición de los cohetes, que captura ambos lanzamientos a pesar de que ocurrieron con un par de minutos de diferencia.
La misión usó un par de cohetes para que pudieran usar una mezcla de diferentes instrumentos en cada uno. Algunos instrumentos requerían una plataforma giratoria y otros no. Un par de cohetes lanzados con un par de minutos entre ellos también permitió que instrumentos similares tomaran lecturas con el tiempo. La imagen de arriba muestra la primera etapa de igniciones y quemaduras de los dos cohetes, ya que fueron enviados en su misión de estudiar la pérdida de oxígeno en la atmósfera de la Tierra.
"Tuvimos una experiencia increíble al construir estas cargas útiles muy complejas y capaces, integrándolas y probándolas en Wallops, y luego llevándolas al campo", dijo Doug Rowland, investigador principal de la misión y físico espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "El lanzamiento fue un momento muy emotivo, más aún cuando vimos que todos los instrumentos habían funcionado bien y las condiciones científicas eran buenas".
Después del lanzamiento, hay diez minutos para que el cohete haga su trabajo en la fuente atmosférica. Las cámaras de imágenes de átomos neutros crean una imagen de la fuente desde adentro y desde afuera. La cámara auroral documenta la aurora misma, su temperatura, intensidad y altura. Si todo va bien, el equipo de investigación es recompensado con un "muro de la ciencia".
El lanzamiento del 7 de diciembre parece haber sido exitoso. Una mirada temprana a los datos muestra que los instrumentos funcionaron correctamente y devolvieron los datos previstos. "Creo que vimos la" fuente atmosférica "", dijo Rowland. Los datos aún necesitan ser analizados y escalados, "pero podemos tener evidencia de ello desde múltiples perspectivas".
La Tierra, obviamente, es un planeta dinámico, vivo y activo. Están pasando muchas cosas aquí. El proyecto VISIONS-2 está diseñado no solo para ayudarnos a comprender mejor nuestro propio planeta, sino también a otros planetas. ¿Qué planetas son habitables? ¿Por qué algunos están tan desolados? ¿Cómo lo perdió un planeta como Marte, que una vez tuvo una atmósfera?
La atmósfera de la Tierra no se irá pronto. No hasta que el sol se vuelva gigante rojo en unos 5 mil millones de años, de todos modos. En ese punto distante en el tiempo, el sol en expansión hervirá nuestra atmósfera como si nada. Entonces hemos terminado.
La cantidad de oxígeno (e hidrógeno) perdida de la atmósfera de la Tierra durante estas auroras es minúscula. Varios cientos de toneladas por día pueden parecer mucho, pero no lo es. En cualquier caso, la fotosíntesis ayuda a restaurar el oxígeno. Sin embargo, sigue siendo una pieza importante del rompecabezas para comprender cómo funcionan las cosas y cuáles son los detalles en la relación entre la Tierra y su estrella.
- Comunicado de prensa: Hacia el mapeo del escape de la atmósfera de la Tierra
- Notas del Observatorio de la Tierra desde el campo: emboscando la aurora
- DSCOVR: Observatorio climático del espacio profundo
- Universidad de Cornell Pregunte y astrónomo: ¿Cuántos meteoritos golpean la Tierra cada año?
