Los científicos saben desde hace algún 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 durante el día. Sin embargo, saben una cosa; ocurren durante las auroras.

Según un comunicado de prensa del Observatorio de la Tierra de la NASA, no hay dos eventos de salida de oxígeno exactamente iguales, lo que hace que comprenderlos sea un desafío. Llaman a los eventos 'fuentes de gas' que escapan de la Tierra durante la actividad auroral, y el Observatorio de la Tierra tiene la misión de comprenderlos.

La misión es parte del programa del Observatorio de la Tierra de la NASA llamado VISIONS-2 (Visualización del flujo de salida de iones a través de Neutral Atom Sensing-2), y requiere ciertas condiciones. Está ambientado en Ny Alesund, Svalbard, Noruega por una buena razón. Es el asentamiento civil más septentrional del mundo durante todo el año. Tiene un puerto libre de hielo durante todo el año, y una moderna instalación de lanzamiento de cohetes. Aquí tampoco hay sol en la noche de invierno que interfiera con el estudio de las auroras.

Pero hay algo más que hace que este sea el escenario perfecto para la misión VISIONS-2. Cada mañana, 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 causa exhibiciones aurorales, y hierve los gases de nuestra atmósfera en el vacío del espacio en una fuente auroral.

Recientemente, Los investigadores de VISIONS-2 lanzaron dos cohetes sonoros para investigar la pérdida de oxígeno durante las auroras. Los cohetes sonoros son pequeños, cohetes dirigidos que se pueden lanzar rápidamente. En este caso, los dos cohetes estaban cargados con cámaras y otros instrumentos, y preparado 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 ver la aurora han avisado por adelantado de una aurora gracias al satélite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR).

DSCOVR es el observatorio de viento solar de la NOAA. Se ubica en el punto LaGrange entre la Tierra y el Sol y le dice al equipo de VISIONS-2 cuándo el viento solar es lo suficientemente poderoso y está orientado de la manera correcta para causar auroras. A lo mejor, 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, entonces 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.

Los cohetes se organizaron en Ny-Ålesund, Svalbard (Noruega), y los investigadores esperaron una aurora antes de lanzar el par. El 7 de diciembre 2018, los investigadores lanzaron los dos cohetes durante una aurora. La foto de abajo 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 poder usar una combinación 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 permitieron que instrumentos similares tomaran lecturas a lo largo del tiempo. La imagen de arriba muestra los encendidos y quemados de la primera etapa de los dos cohetes, ya que fueron enviados a su misión de estudiar la pérdida de oxígeno en la atmósfera de la Tierra.

"Tuvimos una experiencia increíble al construir estas cargas útiles tan complejas y capaces, integrándolos y probándolos en Wallops, luego llevándolos al campo, "dijo Doug Rowland, investigador principal de la misión y físico espacial en el Goddard Space Flight Center de la NASA. "El lanzamiento fue un momento muy emotivo, más aún cuando vimos que todos los instrumentos habían funcionado bien y que 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 neutrales crean una imagen de la fuente desde adentro y desde afuera. La cámara auroral documenta la propia aurora, su temperatura, intensidad, y altura. Si todo va bien, el equipo de investigación es recompensado con un "muro de ciencia".

El lanzamiento del 7 de diciembre parece haber sido un éxito. 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 deben ser analizados y escalados, "pero podemos tener evidencia de ello desde múltiples perspectivas".

Tierra, obviamente, es una dinámica, viviendo, planeta activo. Están sucediendo muchas cosas aquí. El proyecto VISIONS-2 está diseñado no solo para ayudarnos a comprender mejor nuestro propio planeta, pero también otros planetas. ¿Qué planetas son habitables? ¿Por qué algunos están tan desolados? ¿Cómo un planeta como Marte, que una vez tuvo una atmósfera, ¿piérdelo?

La atmósfera de la Tierra no desaparecerá pronto. No hasta que el sol se vuelva gigante rojo en unos 5 mil millones de años, de todas formas. En ese lejano punto en el tiempo, el Sol en expansión evaporará nuestra atmósfera como si nada. Entonces terminamos.

La cantidad de oxígeno (e hidrógeno) que se pierde de la atmósfera terrestre durante estas auroras es minúscula. Varios cientos de toneladas por día pueden parecer mucho, pero no lo es. En todo caso, la fotosíntesis ayuda a restaurar el oxígeno. Sigue siendo una pieza importante del rompecabezas para comprender cómo funcionan las cosas, aunque, y cuáles son los detalles de la relación entre la Tierra y su estrella.