Tutkijat ovat jo jonkin aikaa tienneet, että Maan ilmakehä menettää useita satoja tonneja happea päivässä. He ymmärtävät, kuinka tämä hapen menetykset tapahtuvat maan yön puolella, mutta he eivät ole varmoja siitä, miten se tapahtuu päiväpuolella. He tietävät kuitenkin yhden asian; niitä tapahtuu auroran aikana.
NASA: n Earth Observatoryn lehdistötiedotteen mukaan mikään kaksi hapen poistotapahtumaa ei ole täsmälleen sama, mikä tekee niistä ymmärtämisen haasteeksi. He kutsuvat tapahtumia "kaasun suihkulähteiksi", jotka pakenevat maapallon auraalisen toiminnan aikana, ja Maan observatorion tehtävänä on ymmärtää niitä.
Operaatio on osa NASA: n Earth Observatory -ohjelmaa nimeltään VISIONS-2 (Ionin virtauksen visualisointi neutraalien atomien tunnistamisen kautta-2), ja se vaatii tiettyjä ehtoja. Se on perustettu Ny Alesundissa, Svalbardissa, Norjassa hyvästä syystä. Se on maailman pohjoisin ympäri vuoden kestävä siviiliasunto. Sillä on jäämätön satama ympäri vuoden ja moderni rakettien laukaisulaite. Täällä ei ole myöskään aurinkoa talviyönä häiritsemään auroran opiskelua.
Mutta on jotain muuta, joka tekee siitä täydellisen ympäristön VISIONS-2-operaatiolle. Joka aamu Ny Alesund kulkee heikon pisteen alapuolella maan magneettikuplissa. Heikko kohta on kuin suppilo, joka kanavoi kovan aurinkotuulen ylä atmosfääriimme. Tämä aiheuttaa auraalinäytöksiä ja kiehauttaa ilmakehän kaasuja avaruuden tyhjiöön auraalisessa suihkulähteessä.
Äskettäin VISIONS-2: n kanssa tutkijat käynnistivät kaksi luotainrakettia tutkimaan hapen menetystä auroran aikana. Luotainraketit ovat pieniä, kohdistettuja raketteja, jotka voidaan laukaista nopeasti. Tässä tapauksessa kaksi rakettia ladattiin kameroilla ja muilla instrumenteilla ja valmisteltiin käynnistämistä varten.
Käynnistysryhmän on oltava erittäin kärsivällinen. Mutta tietenkin, heillä on tekniikka puolellaan. Heidän ei tarvitse odottaa, kunnes he näkevät aurinkoa. Heidän on havaittu aurorasta DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) -satelliitin ansiosta.
DSCOVR on NOAA: n aurinkotuulipuisto. Se istuu LaGrange-pisteessä maan ja auringon välillä ja kertoo VISIONS-2-tiimille, kun aurinkotuuli on riittävän voimakas ja suunnattu oikeaan tapaan aiheuttaa aurinkoja. Parhaimmillaan joukkue saa noin tunnin varoituksen.
Jopa edistyneellä varoituksella joukkue on varovainen. Jos aurinkotuuli osoittautuu liian heikoksi, he ovat tuhlanneet laukaisun. Jos maanpäälliset tuulet maan ilmakehässä ovat liian voimakkaita, se on myös ongelma. Raketit ovat ohjaamattomia, joten ne on suunnattava ennen laukaisua tuulen huomioon ottamiseksi. Onneksi joukkueella on käytettävissään toinen työkalu, ilmapalloja, jotka käynnistettiin 30 minuutin välein tarvittaessa tuulen testaamiseksi.
"Meillä oli niin mahtava kokemus näiden erittäin monimutkaisten ja kykenevien hyötykuormien rakentamisesta ..." - Doug Rowland, päätutkija, NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus.
Raketit järjestettiin Ny-Ålesundissa, Svalbardissa (Norja), ja tutkijat odottivat auroraa ennen parin laukaisua. 7. joulukuuta 2018 tutkijat laukaisivat kaksi rakettia aurora-aikana. Alla oleva kuva on pitkä valotus raketeille, joka kuvaa molemmat laukaisut, vaikka ne tapahtuivatkin parin minuutin välein.
Operaatio käytti paria raketteja, jotta ne voisivat käyttää sekoitusta eri instrumentteja jokaisessa. Jotkut instrumentit vaativat kehruulavan, toiset eivät. Pari rakettia, jotka aloitettiin parin minuutin välillä, sallivat myös samanlaiset instrumentit lukemaan ajan myötä. Yllä oleva kuva osoittaa kahden raketin ensimmäisen vaiheen syttymiset ja palamat, koska ne lähetettiin tehtäväkseen tutkia hapen menetyksiä maan ilmakehässä.
"Meillä oli niin mahtava kokemus näiden erittäin monimutkaisten ja kykenevien hyötykuormien rakentamisesta, integroinnista ja testaamisesta Wallopsissa ja sitten tuomisesta kentälle", kertoi operaation päätutkija ja avaruusfyysikko Doug Rowland NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksessa. "Käynnistäminen oli erittäin tunnepitoinen hetki, etenkin kun näimme, että kaikki instrumentit olivat toimineet hyvin ja tieteelliset olosuhteet olivat hyvät."
Käynnistyksen jälkeen raketilla on kymmenen minuuttia aikaa työskennellä ilmakehän lähteessä. Neutraalien atomien kuvantamiskamerat rakentavat kuvan suihkulähteestä sisältä ja ulkopuolelta. Auroraalikamera dokumentoi itse auroran, sen lämpötilan, voimakkuuden ja korkeuden. Jos kaikki menee hyvin, tutkimusryhmä palkitaan 'tieteen muurilla'.
7. joulukuuta julkaisu näyttää olevan onnistunut. Aikainen tietojen tarkastelu osoittaa, että instrumentit toimivat oikein ja palauttivat suunnitellut tiedot. "Uskon, että näimme" ilmakehän lähteen "", sanoi Rowland. Tiedot on vielä analysoitava ja skaalattava, "mutta meillä voi olla todisteita siitä monesta näkökulmasta".
Maa on selvästi dynaaminen, elävä, aktiivinen planeetta. Täällä tapahtuu paljon. VISIONS-2-projekti on suunniteltu paitsi auttamaan meitä ymmärtämään paremmin omaa planeettamme, mutta myös muita planeettoja. Mitkä planeetat ovat asuttavia? Miksi jotkut ovat niin autioita? Kuinka Marsin kaltainen planeetta, jolla oli kerran ilmapiiri, hävisi sen?
Maan ilmapiiri ei ole poissa milloin tahansa pian. Vasta kun aurinko laskee punaiseksi jättiläiseksi noin viidessä miljardissa vuodessa, muutenkin. Tuona kaukaisena ajankohtana laajeneva aurinko kiehauttaa ilmapiirimme kuin mitään. Sitten olemme valmis.
Maan ilmakehästä menetettyjen hapen (ja vedyn) määrä näiden aurinkojen aikana on pieni. Useat sadat tonnia päivässä saattaa kuulostaa suurelta, mutta se ei ole. Joka tapauksessa fotosynteesi auttaa palauttamaan happea. Se on silti tärkeä palapeli, jotta ymmärretään kuinka asiat toimivat ja mitkä yksityiskohdat ovat Maan ja sen tähden välisessä suhteessa.
- Lehdistötiedote: Kohti ilmakehän paeta maapallolta
- Maan observatorion huomautukset kentältä: Aurora-puolustus
- DSCOVR: Deep Space Climate Observatory
- Cornell University Ask ja tähtitieteilijä: Kuinka monta meteoriittia osui maapallon vuodessa?
