Due nuovi satelliti in miniatura della NASA inizieranno ad attraversare l'atmosfera terrestre tra pochi mesi, rilevando il calore disperso nello spazio. Le loro osservazioni dalle regioni più agghiaccianti del pianeta aiuteranno a prevedere come cambieranno il ghiaccio, i mari e il clima di fronte al riscaldamento globale.
Grandi circa quanto una scatola da scarpe, i satelliti cubici, o CubeSats, comprendono una missione chiamata PREFIRE, abbreviazione di Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment. Dotati di tecnologia collaudata su Marte, il loro obiettivo è rivelare per la prima volta l'intero spettro della perdita di calore dalle regioni polari della Terra, rendendo i modelli climatici più accurati.
PREFIRE è stato sviluppato congiuntamente dalla NASA e dall'Università del Wisconsin-Madison, con membri del team delle università del Michigan e del Colorado.
La missione inizia con il bilancio energetico della Terra. In un atto di bilanciamento planetario, la quantità di energia termica che il pianeta riceve dal sole dovrebbe idealmente essere compensata dalla quantità che si irradia dal sistema Terra nello spazio. La differenza tra energia in entrata e in uscita determina la temperatura della Terra e modella il nostro clima.
Le regioni polari svolgono un ruolo chiave nel processo, agendo come le alette del radiatore della Terra. L’agitazione dell’aria e dell’acqua, attraverso le correnti meteorologiche e oceaniche, sposta l’energia termica ricevuta ai tropici verso i poli, dove viene emessa come radiazione termica infrarossa, lo stesso tipo di energia che si percepisce da una lampada riscaldante. Circa il 60% di questa energia fluisce nello spazio in lunghezze d'onda del lontano infrarosso che non sono mai state misurate sistematicamente.
PREFIRE può colmare questa lacuna. "Abbiamo il potenziale per scoprire alcune cose fondamentali su come funziona il nostro pianeta", ha affermato Brian Drouin, scienziato e vice ricercatore principale della missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California.
"Nelle proiezioni climatiche, gran parte dell'incertezza deriva da ciò che non sappiamo sui poli Nord e Sud e sull'efficienza con cui le radiazioni vengono emesse nello spazio", ha affermato. "L'importanza di quella radiazione non è stata compresa per gran parte dell'era spaziale, ma ora lo sappiamo e puntiamo a misurarla."
Ogni satellite, lanciato dalla Nuova Zelanda a due settimane di distanza l'uno dall'altro a maggio, trasporterà uno spettrometro a infrarossi termici. Gli strumenti progettati dal JPL includono specchi e rilevatori dalla forma speciale per la suddivisione e la misurazione della luce infrarossa. Una tecnologia simile viene utilizzata dal Mars Climate Sounder sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA per esplorare l'atmosfera e il clima del Pianeta Rosso.
Miniaturizzare gli strumenti per adattarli ai CubeSats è stata una sfida per il team di ingegneri PREFIRE. Hanno sviluppato un design ridotto ottimizzato per le condizioni relativamente calde del nostro pianeta. Con un peso inferiore a 3 chilogrammi, gli strumenti effettuano letture utilizzando un dispositivo chiamato termocoppia, simile ai sensori presenti in molti termostati domestici.
Per massimizzare la copertura, i gemelli PREFIRE orbiteranno attorno alla Terra lungo percorsi diversi, sovrapponendosi ogni poche ore vicino ai poli.
Dagli anni ’70, l’Artico si è riscaldato almeno tre volte più velocemente che in qualsiasi altra parte della Terra. Il ghiaccio marino invernale si è ridotto di oltre 15.900 miglia quadrate (41.200 chilometri quadrati) all’anno, una perdita del 2,6% per decennio rispetto alla media del periodo 1981-2010. Un cambiamento si sta verificando anche sul lato opposto del pianeta:le calotte glaciali dell'Antartide stanno perdendo massa a un ritmo medio di circa 150 miliardi di tonnellate all'anno.
Le implicazioni di questi cambiamenti sono di vasta portata. Le fluttuazioni del ghiaccio marino modellano gli ecosistemi polari e influenzano la temperatura e la circolazione dell’oceano. L'acqua di fusione delle calotte glaciali spesse un miglio in Groenlandia e in Antartide è responsabile di circa un terzo dell'innalzamento del livello medio globale del mare dal 1993.
"Se si cambiano le regioni polari, si cambia radicalmente anche il clima in tutto il mondo", ha detto Tristan L'Ecuyer, professore all'Università del Wisconsin-Madison e ricercatore principale della missione. "Tempeste estreme, inondazioni, erosione costiera:tutti questi fenomeni sono influenzati da ciò che sta accadendo nell'Artico e nell'Antartico."
Per comprendere e proiettare tali cambiamenti, gli scienziati utilizzano modelli climatici che considerano molti processi fisici. Eseguendo i modelli più volte (ogni volta in condizioni e ipotesi leggermente diverse) si ottiene un insieme di proiezioni climatiche. Le ipotesi su parametri incerti, come l'efficienza con cui i poli emettono radiazione termica, possono avere un impatto significativo sulle proiezioni.
PREFIRE fornirà nuovi dati su varie variabili climatiche, tra cui la temperatura atmosferica, le proprietà della superficie, il vapore acqueo e le nuvole. In definitiva, più informazioni forniranno una visione più accurata di un mondo in continuo cambiamento, ha affermato L'Ecuyer.
"Man mano che i nostri modelli climatici convergeranno, inizieremo a capire davvero come sarà il futuro nell'Artico e nell'Antartico", ha aggiunto.
Fornito dalla NASA
