Due terzi della superficie terrestre sono coperti dall'acqua e due terzi dell'atmosfera terrestre risiedono sugli oceani, lontano dalla terra e dai metodi tradizionali con cui le persone misurano i gas e gli inquinanti che circolano nell'aria e in tutto il mondo. Mentre i satelliti nello spazio che misurano i principali gas possono colmare parte di questo divario, ci vuole un aereo per scoprire cosa sta realmente accadendo nella chimica dell'aria sopra gli oceani. È qui che entra in gioco la missione di tomografia atmosferica (ATom) della NASA.

Dal 2016, un team di scienziati con 25 strumenti avanzati a bordo del velivolo di ricerca DC-8 della NASA ha campionato oltre 400 diversi gas e un'ampia gamma di particelle sospese nell'aria durante escursioni di un mese dall'Alaska lungo il Pacifico alla Nuova Zelanda, poi in Sud America e su per l'Atlantico fino in Groenlandia, e attraverso l'Oceano Artico. Lontano dalla terra, l'atmosfera sopra l'oceano è dove trovare l'aria più pulita del pianeta, almeno in teoria. Nel corso di tre implementazioni, e con il loro quarto e ultimo viaggio iniziato a fine aprile, il team ha trovato livelli sorprendenti di inquinanti sopra il Pacifico, Oceano Atlantico e Artico.

"È incredibile vedere un inquinamento così denso in mezzo all'oceano, così lontano dalle regioni di origine, " ha affermato il ricercatore principale di Atom, Steve Wofsy dell'Università di Harvard, ricordando il loro volo nel centro dell'Atlantico e la loro sosta all'Isola di Ascensione a metà strada tra Africa e Sud America, appena a sud dell'equatore.

"Mentre scendevamo la prima volta, siamo rimasti sbalorditi nel trovarci in una fitta foschia di fumo e polvere che ha avuto origine in Africa, migliaia di chilometri a est. La foschia aveva una sgradevole sfumatura giallo-marrone ed era così fitta che non riuscivamo a vedere l'oceano. Tutte le centinaia di sostanze chimiche inquinanti che misuriamo avevano quantità molto elevate. Ad ogni rivisitazione da quella prima, abbiamo trovato una cappa simile che si estende per migliaia di chilometri, che abbraccia l'intero Oceano Atlantico tropicale, " Egli ha detto.

Modelli al computer che simulano il movimento dei principali gas come il monossido di carbonio, creato dalla combustione incompleta da incendi, sono uno degli strumenti utilizzati dal team di ATom per avere un'idea di cosa potrebbero vedere in ogni tratta del loro volo. È anche uno degli strumenti che stanno valutando.

"Una delle grandi cose di ATom è mostrare quanto bene il modello funzioni generalmente, "ha detto Paul Newman, capo scienziato delle scienze della Terra presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Il modello combina le previsioni meteorologiche con la chimica atmosferica nota per dire loro dove e quando un pennacchio di inquinamento intersecherà la traiettoria di volo. "Ma mancano molti dettagli. Ti fa capire da dove viene la roba, e questo ti permette di affinare la tua scienza. Quindi non siamo là fuori a scoprire terre inesplorate, ma è come, Ho una mappa dell'Iowa, e guiderò lì intorno, e quella mappa è probabilmente, a seconda di quanti anni ha, 95 per cento a destra. È il 5% sbagliato che è interessante".

Una di queste interessanti deviazioni si è verificata sull'Artico, secondo lo scienziato atmosferico e ricercatore del team ATom Róisín Commune presso la Columbia University di New York City. "Uno dei più grandi pennacchi di inquinamento che abbiamo visto non è stato previsto dai modelli, che proveniva dagli incendi in Siberia. Quindi ATom ci ha fornito un'istantanea di ciò che potremmo perdere, " lei disse.

Tracciare i pennacchi è solo il primo passo. Il prossimo è ottenere una migliore comprensione di come cambiano mentre indugiano sull'oceano. Per esempio, gli idrocarburi dei pennacchi di fumo reagiscono alla luce del sole con altri gas per formare ozono, un gas serra e un inquinante atmosferico meglio conosciuto come l'ingrediente principale dello smog cittadino. Gli strumenti a bordo del DC-8 possono rilevare sia l'ozono stesso che tutti i gas che producono ozono per reazioni chimiche. Ciò significa che oltre a tracciare l'ozono nei pennacchi da terra, il team di Atom può anche determinare quanto viene prodotto da altri gas nell'oceano.

Il centro dell'Oceano Pacifico è molto più lontano dalla terraferma rispetto all'Atlantico. Là, ATom osservato livelli di ozono generalmente bassi, ma la produzione di nuovo ozono sull'oceano basata sulla suite misurata di gas ingredienti è stata superiore a quanto previsto dai modelli.

"Ciò implica che il remoto Pacifico è una fonte di ozono troposferico più grande di quanto si pensasse in precedenza, " ha detto il vice scienziato del progetto di ATom Michael Prather presso l'Università della California, Irvine. "È un risultato preliminare, e dobbiamo ancora analizzare se questo ozono prodotto è naturale o correlato all'inquinamento, ma significa che dovremo ripensare a ciò che crediamo su quanto ozono viene prodotto negli oceani remoti, e cosa significa per il clima e i nostri sforzi per ridurre l'inquinamento da ozono sulla terra".

La distribuzione finale di TTom avverrà questa primavera. Con i dati atmosferici che hanno raccolto durante i voli di ogni stagione dell'anno, il team scientifico continuerà ad analizzare i dati e migliorare i modelli atmosferici che ci aiutano a capire il nostro pianeta natale.

ATom è finanziato dal programma Earth Venture della NASA e gestito dall'Earth Science Project Office presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley. Il velivolo di ricerca DC-8 è gestito dall'Armstrong Flight Research Center della NASA nell'edificio 703 a Palmdale, California. Un team di oltre 100 persone:scienziati, ingegneri, l'equipaggio e il personale di volo, attraverso le agenzie governative e le università, supportano la missione sia in aria che da terra.