Lapso de tiempo del lanzamiento de Super Soaker. Tres cohetes lanzados con la misión, dos usan trazadores de vapor para rastrear el movimiento del viento y uno libera un bote de agua para sembrar una nube mesosférica polar. El rayo láser verde visible en la parte superior izquierda es el rayo LIDAR que se utiliza para medir la nube artificial. Crédito:Instalación de vuelo Wallops de la NASA / Campo de investigación de Poker Flat / Zayn Roohi
Desde finales del siglo XIX, los observadores han buscado en los cielos polares elusivo, nubes de alto vuelo que brillan en la oscuridad. Estas nubes mesosféricas polares, o PMC, son enjambres tenues de cristales de hielo que se forman a fines de la primavera y el verano sobre los polos norte y sur. Los observadores los ven mejor en las horas del crepúsculo, cuando el sol los ilumina desde más allá del horizonte contra un cielo oscuro. Más que una bonita vista también contienen pistas sobre lo que está sucediendo en la atmósfera de la Tierra.
"Lo que ha atraído mucho interés en estas nubes es su sensibilidad; están ocurriendo justo al borde de la viabilidad en la atmósfera superior, donde es increíblemente seco e increíblemente frío, "dijo Richard Collins, físico espacial de la Universidad de Alaska, Fairbanks y autor principal del artículo. "Son un indicador muy sensible de cambios en la atmósfera superior, cambios en la temperatura y / o cambios en el vapor de agua".
Collins y sus colaboradores sospecharon que las PMC podrían estar asociadas con el enfriamiento en la atmósfera superior, y se propuso tratar de comprender la microfísica del proceso. En un nuevo artículo publicado en el Revista de investigación geofísica , compartieron los resultados de la misión Super Soaker de la NASA, un pequeño cohete suborbital lanzado en Alaska, mostrando que el vapor de agua en nuestra atmósfera superior puede bajar precipitadamente la temperatura circundante e iniciar una de estas nubes brillantes.
Para probar esto, decidieron liberar una pequeña cantidad de agua y crear su propio PMC. Se lanzaron específicamente en un momento, enero en el Ártico, que generalmente es inhóspito para la formación de PMC, con la esperanza de que, no obstante, pudieran catalizar uno.
"Queríamos asegurarnos de evitar mezclar PMC creadas artificialmente y de origen natural, "dijo Irfan Azeem, físico espacial en Astra, LLC en Louisville, Colorado e investigador principal de la misión Super Soaker. "De esa manera, podríamos estar seguros de que cualquier PMC que observamos era atribuible al experimento Super Soaker".
Nubes polares mesosféricas capturadas por la tripulación de la Expedición 31 desde la Estación Espacial Internacional el 13 de junio. 2012. Crédito:Centro Espacial Johnson de la NASA / Estación Espacial Internacional
El cohete Super Soaker se lanzó en las primeras horas de la mañana del 26 de enero. 2018, de la gama de investigación de Poker Flat en Fairbanks, Alaska. Alcanzó una altitud de aproximadamente 53 millas cuando el equipo provocó la explosión de su bote de aproximadamente 485 libras de agua. Dieciocho segundos después el rayo de un radar láser terrestre detectó el débil eco de un PMC.
Los investigadores conectaron esas medidas en un modelo que simulaba la producción de PMC. Querían saber cómo habría tenido que cambiar el aire donde se liberó el agua para crear un PMC como el que observaron.
"No tenemos mediciones directas de la temperatura de la nube, pero podemos inferir que el cambio de temperatura en función de lo que creemos que se requiere para que se forme la nube, "Dijo Collins.
El modelo mostró que debe haber ocurrido un enfriamiento significativo. "La única forma con la cantidad de agua presente de que pudiéramos obtener una forma de nube era decir que en el cuerpo de la nube, hubo una caída de temperatura, alrededor de 45 grados Fahrenheit (25 grados Celsius) de temperatura ". Simplemente introduciendo agua en la región, los resultados sugeridos, condujo a una caída significativa de la temperatura local.
"Esta es la primera vez que alguien ha demostrado experimentalmente que la formación de PMC en la mesosfera está directamente relacionada con el enfriamiento por el propio vapor de agua, "Dijo Azeem.
Una prueba en tierra de la liberación del bote de agua. Crédito:Instalación de vuelo Wallops de la NASA
El documento continúa conectando los resultados con la realidad del tráfico espacial, ya que el vapor de agua es un subproducto común de los satélites y los lanzamientos de cohetes. En los días del transbordador espacial, por ejemplo, un solo lanzamiento fue responsable de aproximadamente el 20% de la masa de hielo de PMC observada en una temporada.
Pero más vapor de agua no significará que la temperatura baje sin límites, Collins explica. Los PMC actúan como un termostato. Mientras el vapor de agua se congela, se convierte en cristales de hielo. Pero esos cristales de hielo absorben el calor incluso mejor que el agua en forma de vapor. Mientras los cristales de hielo se calientan, eventualmente se subliman de nuevo en vapor, y el ciclo se repite.
"Y entonces hay un yo-yo de ida y vuelta, regular la temperatura del cambio producido por el vapor de agua inyectado, "Dijo Collins.
Todavía, el aumento de vapor de agua afectará cómo y cuándo se forman las PMC. Para aquellos que buscan predecir la formación de PMC, Hacer un seguimiento del vapor de agua natural e inyectado por humanos será clave para el éxito.
"Depende de la cantidad de tráfico espacial, sobre qué sucede si aumenta el presupuesto de vapor de agua, ", Dijo Collins." Si tuviéramos una gran cantidad de tráfico nuevo, entonces ya no estamos en un entorno natural y tendríamos que empezar a modelar esto ".
