Representación artística del Observatorio Orbital de Carbono (OCO) -2 de la NASA, una de las cinco nuevas misiones de ciencia de la Tierra de la NASA que se lanzarán en 2014, y uno de los tres gestionados por JPL. Con el dióxido de carbono atmosférico ahora en su concentración más alta en la historia registrada, la necesidad de precisar, global, Las mediciones espaciales de este gas de efecto invernadero clave nunca han sido más urgentes. A medida que aumentaron los niveles de dióxido de carbono, también hay incertidumbres sobre ellos:todavía no tenemos una imagen clara de cómo se reparten estas emisiones entre los océanos de la Tierra, tierra y atmósfera, o cómo los bosques de la Tierra, las plantas y los océanos responderán a los crecientes niveles de dióxido de carbono en el futuro. OCO-2 abordará estas preguntas críticas para ayudarnos a evaluar mejor la salud de nuestro planeta que se calienta. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Es un acertijo científico con enormes implicaciones para nuestro futuro:¿Cómo reaccionará nuestro planeta a los crecientes niveles de dióxido de carbono en la atmósfera?
Esa pregunta aparentemente simple es particularmente complicada porque el carbono, un componente esencial para la vida en la Tierra, no permanece en un lugar ni toma una sola forma. Carbono en sus muchas formas, tanto de fuentes naturales como de origen humano, se mueve dentro y entre la atmósfera, el océano y la tierra mientras nuestro planeta viviente respira. Rastrear e inventariar el carbono y desentrañar los muchos procesos intrincados que hacen que se transforme en todo el planeta es un desafío épico.
Y ahí es donde entra la NASA.
La agencia es pionera en el uso de sensores espaciales y aéreos para observar y cuantificar el carbono en la atmósfera y en toda la tierra y el océano. trabajando con muchos socios estadounidenses e internacionales.
Durante más de dos décadas, La NASA ha utilizado la posición ventajosa del espacio para abordar el rompecabezas del carbono una pieza a la vez. La agencia ha invertido cientos de millones de dólares en las herramientas necesarias para realizar el trabajo. desde la construcción y el lanzamiento de naves espaciales y el desarrollo de nuevos instrumentos y conjuntos de datos integrados hasta la financiación de la investigación básica, trabajo de campo y modelado por computadora. Y esa inversión continúa hoy.
Varias naves espaciales de la NASA, incluyendo algunos construidos y administrados por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, actualmente recopilan observaciones globales que se utilizan para rastrear diferentes formas de carbono que los científicos usan en el amplio campo llamado ciencia del ciclo del carbono, que incluye gases de efecto invernadero como dióxido de carbono y metano.
La visión global de la NASA de la vida vegetal en el océano y en la tierra juega un papel fundamental en la comprensión del carbono de fuentes naturales y causadas por el hombre a medida que se mueve dentro y entre la atmósfera. el océano y la tierra mientras nuestro planeta viviente respira. Crédito:NASA
La misión de observación de carbono más nueva de la NASA en órbita, lanzado en 2014, es el Observatorio Orbital de Carbono-2 (OCO-2) construido por JPL, que está haciendo algo sin precedentes, mediciones globales precisas de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera y proporcionar información única sobre los procesos naturales que controlan el intercambio de carbono entre la tierra y el aire y entre la atmósfera y el océano. Los datos de OCO-2 han permitido a los científicos estudiar en detalle cómo los cambios en las precipitaciones alteran la cantidad de carbono almacenado o liberado por la vegetación y cómo los cambios en la temperatura del océano afectan la capacidad del agua del océano para absorber dióxido de carbono.
La NASA apoya una variedad de programas de investigación relacionados con el carbono por un total de aproximadamente $ 100 millones al año que profundizan en los procesos físicos y biológicos que controlan las formas en que el entorno cambiante de nuestro planeta influye y es influenciado por la vida en la Tierra.
Investigación financiada por la NASA en ecología terrestre, por ejemplo, estudia cómo los cambios en la estructura y función de los ecosistemas influyen en los ciclos regionales y globales del carbono. La NASA está financiando una campaña de campo de varios años en Alaska y el noroeste de Canadá llamada ABoVE (el Experimento de vulnerabilidad ártico-boreal) que investiga cómo los cambios en el permafrost del Ártico y los ecosistemas en un clima cálido dan como resultado cambios en el equilibrio de carbono que se mueve entre la atmósfera. y tierra. Varios científicos del JPL forman parte del equipo de ABoVE.
Los esfuerzos de investigación en curso en biología y biogeoquímica oceánica se centran en comprender y predecir los factores biológicos, cambios ecológicos y biogeoquímicos en la capa superior del océano. Dado que los ecosistemas oceánicos desempeñan un papel importante en el ciclo del carbono de la Tierra, Es fundamental comprender y cuantificar mejor los mecanismos del flujo de carbono y su interacción con los ecosistemas locales.
Este agosto La NASA se embarca en una expedición oceanográfica al noreste del Pacífico llamada EXPORTS (los procesos de exportación en el océano a partir del estudio de teledetección) que ayudará a los científicos a desarrollar la capacidad de predecir mejor cómo se mueve el carbono en el océano. que podría cambiar a medida que cambia el clima de la Tierra. La National Science Foundation es copatrocinadora de la expedición.
Así como la investigación básica sobre el ciclo del carbono de la Tierra sigue siendo una actividad sólida en la NASA, también lo es el desarrollo de nuevas herramientas espaciales para el seguimiento del carbono. Varios están a punto de lanzarse y en desarrollo.
Una campaña de campo de varios años de la NASA en Alaska y el noroeste de Canadá está investigando cómo los cambios en los ecosistemas árticos, como los bosques boreales, en un clima cálido, provocan cambios en el equilibrio del carbono que se mueve entre la atmósfera y la tierra. Crédito:NASA
El ECOSTRESS gestionado por el JPL (el Experimento del radiómetro térmico espacial ECOsystem en la estación espacial), programado para ser lanzado este verano a la Estación Espacial Internacional, realizará las primeras mediciones del uso de agua de las plantas y el estrés de la vegetación en la tierra. Se espera que estos datos proporcionen información clave sobre cómo las plantas vinculan el ciclo global del carbono de la Tierra con su ciclo del agua.
A finales de este año, ECOSTRESS se unirá a la estación espacial por GEDI, la Investigación de Dinámica de Ecosistemas Globales. GEDI utilizará un láser espacial para medir con precisión la altura del dosel de la vegetación en las regiones boscosas del mundo para ayudar a estimar cuánto carbono se retiene en los bosques y cómo esa cantidad cambia con el tiempo.
A principios de 2019, Está previsto que el instrumento OCO-3 de JPL se lance a la estación espacial para complementar las observaciones de OCO-2 y permitir a los científicos sondear el ciclo diario de los procesos de intercambio de dióxido de carbono en gran parte de la Tierra.
Y todavía en las primeras etapas de desarrollo se encuentra la misión del Observatorio del ciclo del carbono geoestacionario (GeoCarb), planeado lanzar a principios de la década de 2020. GeoCarb, que incluye la participación en JPL, será pionero en la cuantificación y seguimiento de las reservas de carbono del norte, América Central y del Sur desde la órbita geoestacionaria. El instrumento de la NASA, para ser lanzado en un satélite de comunicaciones comerciales, recopilará 10 millones de observaciones al día de dióxido de carbono, metano y monóxido de carbono.
Se espera que la prensa en toda la cancha de la NASA sobre la ciencia del ciclo del carbono y el desarrollo de nuevas herramientas de monitoreo del carbono sigan siendo una prioridad máxima en los próximos años.
