Uno degli elementi chiave del sistema climatico terrestre è la criosfera, le molte forme di ghiaccio presenti sulla Terra. Due nuove missioni della NASA utilizzano tecnologie diverse per aiutare gli scienziati a capire meglio come l'acqua ghiacciata sta influenzando il nostro pianeta. Entrambi continueranno a registrare i dati satellitari che hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione delle regioni ghiacciate della Terra.

Incontra GRACE Follow-On (GRACE-FO), e ICESat-2.

La missione GRACE-FO, lanciato il 22 maggio 2018 a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9, è una partnership con il Centro di ricerca tedesco per le geoscienze. Come la precedente missione GRACE, che ha operato dal 2002 al 2017, la coppia di satelliti GRACE-FO misura variazioni minime nel campo gravitazionale terrestre per determinare come la massa si muove intorno al nostro pianeta nel tempo.

Dottor Frank Webb, Lo scienziato del progetto GRACE-FO presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA spiega, "Le misurazioni di GRACE-FO mostrano la migrazione di massa da un luogo all'altro della Terra - quali regioni della Terra stanno guadagnando massa e quali stanno perdendo. È abbastanza sensibile da vedere piccoli cambiamenti nella distribuzione di ghiaccio e acqua, che ci permette di comprendere le tendenze e i driver del ciclo dell'acqua, compresi i contributi delle calotte glaciali all'innalzamento del livello del mare".

Mentre le lastre di ghiaccio si sciolgono, perdono massa, che altera leggermente la gravità terrestre, modificando le forze che controllano le orbite dei satelliti. I due satelliti GRACE-FO orbitano a circa 135 miglia (220 km) l'uno dall'altro, con un satellite che guida l'altro. Se il satellite principale incontra un cambiamento di gravità, la sua velocità cambia così come la sua distanza relativa dal satellite in coda.

Microonde e laser vengono utilizzati per misurare i piccoli cambiamenti di distanza tra i due satelliti in un gioco costante del gatto col topo. Effettuando misurazioni di più passaggi sulla stessa posizione, gli scienziati possono creare mappe del campo gravitazionale di quel luogo. Sulle regioni ghiacciate della Terra, queste informazioni mostrano dove le calotte glaciali e i ghiacciai stanno guadagnando o perdendo massa.

Mentre GRACE-FO offre una visione globale dei cambiamenti nella distribuzione della massa sulla Terra, ICESat-2 fornirà misurazioni complementari dell'altezza della calotta glaciale.

ICESat-2, il cui lancio è previsto per l'autunno del 2018 è un singolo satellite gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA che utilizza il suo laser per sparare raggi di luce sulla Terra. Gli scienziati possono determinare l'elevazione di un luogo misurando il tempo di percorrenza di questi impulsi laser.

La missione originale ICESat, che ha operato dal 2003 al 2010, utilizzato un singolo raggio laser. ICESat-2 utilizza 6 raggi per migliorare la precisione e la risoluzione. L'utilizzo di 6 raggi offre agli scienziati più punti di dati all'interno dell'impronta del laser, consentendo loro di misurare la pendenza di un'area e quindi separare i dati di pendenza statica dai cambiamenti di elevazione dell'area nel tempo.

Perché queste informazioni sull'elevazione sono importanti? Dottor Thorsten Markus, il capo del laboratorio di scienze criosferiche di Goddard spiega, "L'orbita di ICESat-2 ripete le misurazioni ogni 90 giorni, che ci consente di vedere il cambiamento e allo stesso tempo di determinare i driver di quel cambiamento. Per esempio, lo scioglimento in una regione è bilanciato dalle nevicate in un'altra?"

Grace-FO e ICESat-2 saranno le più recenti missioni della NASA utilizzate per studiare la criosfera e il suo ruolo nel sistema Terra. Oltre ai loro obiettivi criosferici, questi satelliti forniscono importanti informazioni sul comportamento di altri componenti del sistema terrestre, come i cambiamenti nell'acqua immagazzinata nel sottosuolo per GRACE-FO e la struttura dell'ecosistema per ICESat-2. La capacità di questi sensori di indirizzare più componenti del sistema terrestre è un buon esempio di come la NASA tratti la Terra come un complesso, sistema interagente.