Un paio di CubeSat sonderanno una porzione poco studiata dell'energia radiante emessa dall'ambiente artico per trovare indizi sul perché la regione si sta riscaldando più velocemente del resto della Terra. Questa immagine satellitare composita mostra la distesa di ghiaccio marino artico (al centro) e la calotta glaciale della Groenlandia (in basso a destra). Credito:NASA
Perché l'Artico si sta riscaldando più velocemente del resto del pianeta? La polvere minerale riscalda o raffredda l'atmosfera? La NASA ha selezionato due nuovi, proposte di ricerca creativa per sviluppare piccole, strumenti spaziali che affronteranno queste domande fondamentali sul nostro pianeta e sul suo ambiente. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, è un partecipante chiave su entrambi gli strumenti.
La Polar Radiant Energy in the Far Infrared Experiment (PREFIRE) farà volare una coppia di piccoli satelliti CubeSat per sondare una porzione poco studiata dell'energia radiante emessa dalla Terra per ottenere indizi sul riscaldamento dell'Artico, perdita di ghiaccio marino e scioglimento della calotta glaciale. Tristan L'Ecuyer dell'Università del Wisconsin, madison, è il ricercatore principale.
La Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) utilizzerà un sensore montato all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale per determinare la composizione minerale delle sorgenti naturali che producono aerosol di polvere in tutto il mondo. Misurando in dettaglio quali minerali compongono la polvere, EMIT aiuterà a rispondere alla domanda essenziale se questo tipo di aerosol riscaldi o raffreddi l'atmosfera. Robert Green di JPL è il ricercatore principale.
Questi due strumenti sono stati selezionati in modo competitivo da 14 proposte considerate nell'ambito della quarta opportunità Earth Venture Instrument della NASA. Le indagini di Earth Venture sono piccole, indagini scientifiche mirate che completano le missioni più grandi della NASA. Il National Research Council ha raccomandato nel 2007 alla NASA di intraprendere questo tipo di attività regolarmente sollecitate, basato sulla scienza, progetto di rapida ripresa. Il sondaggio decennale recentemente pubblicato dal consiglio ha raccomandato la continuazione del programma.
"PREFIRE ed EMIT fanno un uso innovativo delle tecnologie sviluppate per la prima volta dalla NASA per le missioni planetarie per affrontare importanti, domande di vecchia data sulla Terra, " ha detto Michael Freilich, direttore della Divisione di Scienze della Terra presso la sede della NASA a Washington.
L'Artico aiuta a regolare la temperatura complessiva della Terra irradiando nello spazio gran parte dell'energia in eccesso dal Sole che viene assorbita alle latitudini più basse. Gli attuali strumenti satellitari non rilevano tutte le lunghezze d'onda di questa energia che si irradia dal nostro pianeta. PREFIRE colmerà l'attuale lacuna di dati alle lunghezze d'onda dell'infrarosso lontano, raccogliendo informazioni che aiuteranno gli scienziati a diagnosticare l'impatto di queste radiazioni in uscita sul bilancio energetico della regione artica.
Un sensore montato sulla Stazione Spaziale Internazionale determinerà la composizione minerale delle sorgenti naturali che producono aerosol di polvere in tutto il mondo per determinare se questo tipo di aerosol riscalda o raffredda l'atmosfera. Questa immagine mostra un pennacchio di polvere che soffia dal deserto del Sahara. Credito:NASA
PREFIRE farà volare spettrometri a infrarossi termici miniaturizzati su due satelliti CubeSat, ciascuno delle dimensioni di una pagnotta. I sensori si basano sulla tecnologia precedentemente utilizzata sul Mars Climate Sounder, uno strumento sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. I CubeSats orbiteranno attorno ai poli della Terra per misurare le emissioni nell'infrarosso lontano e come cambiano durante il giorno e nel corso delle stagioni. Le osservazioni consentiranno agli scienziati di valutare in che modo i cambiamenti nelle emissioni di infrarossi termici nella parte superiore dell'atmosfera terrestre sono correlati ai cambiamenti nella copertura nuvolosa e nelle condizioni della superficie sottostante, come la quantità di ghiaccio marino e acqua di disgelo sulla superficie del ghiaccio.
Il team PREFIRE riunisce competenze nel telerilevamento, Modellistica del sistema terrestre e ghiaccio artico. JPL e lo Space Dynamics Laboratory di North Logan, Utah, sono partner di missione. JPL è responsabile della gestione del progetto e sta costruendo e consegnando lo strumento. Brian Drouin del JPL è il vice investigatore principale, mentre Brian Kahn e Nicole-Jeanne Schlegel del JPL sono co-investigatori.
La composizione delle particelle di polvere nell'aria è in gran parte sconosciuta, ma è un fattore critico nel determinare se la polvere a base minerale ha un effetto di raffreddamento o riscaldamento sull'atmosfera. Gli scienziati attualmente non dispongono di un inventario globale delle fonti minerali naturali di polvere, e di conseguenza gli impatti globali della polvere sulle condizioni meteorologiche, la circolazione atmosferica e altri aspetti dell'ambiente terrestre non sono ben stabiliti.
Lo strumento iperspettrale dell'EMIT misurerà le diverse lunghezze d'onda della luce emessa dai minerali sulla superficie dei deserti e di altre fonti di polvere per determinarne la composizione. Il sensore EMIT si basa in parte sullo strumento Moon Mineralogy Mapper della NASA a bordo della navicella spaziale Chandrayaan-1 dell'Indian Space Research Organization.
Il team EMIT riunisce un'ampia esperienza che copre le misurazioni dei minerali, scienza del suolo, telerilevamento delle proprietà della superficie e modellazione del sistema Terra. La componente di modellazione del progetto utilizzerà i dati raccolti per far progredire la nostra comprensione del ruolo della polvere atmosferica nel clima della Terra e prevedere meglio come si può prevedere che cambierà in futuro.
Le missioni Earth Venture forniscono un approccio innovativo per affrontare la ricerca sulle scienze della Terra con finestre regolari di opportunità per accogliere nuove priorità scientifiche. Le missioni sono gestite dal programma Earth System Science Pathfinder della NASA, situato presso il Langley Research Center della NASA a Hampton, Virginia, per la direzione della missione scientifica dell'agenzia.
I primi strumenti Earth Venture diretti nello spazio si stanno preparando per il lancio entro il prossimo anno. Il Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) e l'ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) misureranno le distribuzioni, altezze della chioma e cambiamenti nella vegetazione globale dalla stazione spaziale, fornendo approfondimenti su come le foreste e gli ecosistemi sono influenzati dai cambiamenti nella disponibilità di acqua e da altri fattori ambientali e umani.
