Mentre ICESat-2 orbitava sull'Antartide, ci sono volute misurazioni dell'altezza sulle ripide montagne della regina Maud, alcune delle quali non erano mai state misurate in precedenza. Sopra la piattaforma di ghiaccio di Ross, i dati di ritorno del fotone hanno mostrato una superficie per lo più piatta, rotto da terreno compreso il Crary Ice Rise. Credito:NASA Earth Observatory/Joshua Stevens
Meno di tre mesi nella sua missione, Ghiaccio della NASA, Cloud e terra Elevation Satellite-2, o ICESat-2, sta già superando le aspettative degli scienziati. Il satellite sta misurando l'altezza del ghiaccio marino entro un pollice, tracciando il terreno delle valli antartiche precedentemente non mappate, rilevamento di calotte glaciali remote, e scrutando attraverso i baldacchini della foresta e le acque costiere poco profonde.
Ad ogni passaggio del satellite ICESat-2, la missione si sta aggiungendo ai set di dati che tracciano il ghiaccio in rapida evoluzione della Terra. I ricercatori sono pronti a utilizzare le informazioni per studiare l'innalzamento del livello del mare derivante dallo scioglimento delle calotte glaciali e dei ghiacciai, e per migliorare il ghiaccio marino e le previsioni climatiche.
"ICESat-2 sarà uno strumento fantastico per la ricerca e la scoperta, sia per le scienze criosferiche che per altre discipline, " ha detto Tom Neumann, Scienziato del progetto ICESat-2 presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.
Neumann e altri con il team scientifico di ICESat-2 hanno condiviso il primo sguardo ai risultati del satellite all'incontro annuale dell'American Geophysical Union martedì a Washington, D.C.
Riempire le lacune
Nelle mappe topografiche delle montagne transantartiche, che dividono l'Antartide orientale e occidentale, ci sono posti dove gli altri satelliti non possono vedere. Alcuni strumenti non orbitano così a sud, altri raccolgono solo grandi caratteristiche o i punti più alti e quindi mancano picchi e valli minori. Con un passaggio anticipato di ICESat-2, gli scienziati hanno iniziato a riempire questi dettagli.
"È un terreno spettacolare, " ha detto Benjamin Smith, un glaciologo dell'Università di Washington, Seattle, e membro del team scientifico di ICESat-2. "Siamo in grado di misurare pendenze più ripide di 45 gradi, e forse anche di più, per tutta questa catena montuosa."
Mentre ICESat-2 orbita sopra la calotta glaciale antartica, i ritorni del fotone si riflettono dalla superficie e mostrano altipiani di ghiaccio, crepacci nel ghiaccio profondi 65 piedi (20 metri), e gli spigoli vivi delle piattaforme di ghiaccio che cadono nell'oceano. Queste prime misurazioni possono aiutare a colmare le lacune delle mappe antartiche, Smith ha detto, ma la scienza chiave della missione ICESat-2 deve ancora venire. Mentre i ricercatori affinano la conoscenza di dove punta lo strumento, possono iniziare a misurare l'ascesa o la caduta di calotte glaciali e ghiacciai.
"Molto presto, avremo misurazioni che possiamo confrontare con misurazioni precedenti di elevazione della superficie, " disse Smith. "E dopo che il satellite è stato attivo per un anno, inizieremo a essere in grado di guardare le calotte glaciali cambiare nel corso delle stagioni".
Il ghiaccio marino di diverso spessore e irregolarità è rotto dalle fessure tra i banchi, chiamati lead, in questo grafico il fotone ritorna da ICESat-2 mentre orbita sopra il Mare di Weddell in Antartide. Credito:NASA Earth Observatory/Joshua Stevens
Sul ghiaccio sottile
Quando il ghiaccio marino si forma per la prima volta sugli oceani polari, prima che la neve cada su di esso e il vento lo schiacci contro altri banchi, è sottile, piatto e liscio. Il che lo rende un buon posto per testare quanto siano precisi i dati ICESat-2, poiché i lunghi tratti dovrebbero essere tutti quasi della stessa altezza, disse Ron Kwok, uno scienziato del ghiaccio marino al Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.
Finora? "I dati sono spettacolari, " Disse Kwok. "Il ghiaccio fresco è completamente piatto entro un paio di centimetri."
I primi mesi dei dati ICESat-2 raccolti sul ghiaccio marino artico e antartico rivelano ghiaccio sottile, ghiaccio denso, e caratteristiche come creste di ghiaccio. Aree di mare aperto nelle fessure tra i banchi di ghiaccio, chiamati lead, spiccano nei dati per la differenza di riflettività tra ghiaccio e acqua. Confrontando l'altezza di quella superficie d'acqua nei cavi con l'altezza del ghiaccio, gli scienziati stanno stimando il bordo libero e lo spessore del ghiaccio. Con l'elevata precisione di ICESat-2, più i sei raggi del satellite che acquisiscono dati simultaneamente, i ricercatori avranno una comprensione senza precedenti dello spessore del ghiaccio marino, che sarà utilizzato per contribuire a migliorare i modelli e le previsioni climatiche.
Più, la capacità di identificare i neoformati, il ghiaccio sottile aiuterà i ricercatori a monitorare i cambiamenti stagionali nelle regioni polari remote, e comprendere i processi che guidano tali processi. I dati sullo spessore del ghiaccio aiuteranno anche gli scienziati a migliorare i modelli informatici di come il ghiaccio marino risponde al riscaldamento dell'Artico, così come le previsioni della copertura di ghiaccio marino.
"Avremo una risoluzione molto più alta di dove c'è ghiaccio e dove c'è acqua nelle zone marginali di ghiaccio, dove la coltre di ghiaccio compatta incontra l'oceano, durante la fusione e il congelamento, "Kwok ha detto. "Sarà una nuova scienza a cui pensare. "
Oltre il ghiaccio
ICESat-2 è sempre attivo, effettuando misurazioni non solo ai poli ma anche alle latitudini tropicali e temperate, e ciò che può vedere ha già sorpreso i ricercatori.
"Siamo rimasti tutti sorpresi nel vedere i dettagli sorprendenti di ICESat-2, grazie alla sua tecnologia di rilevamento, " disse Lori Magruder, uno scienziato ricercatore presso l'Università del Texas e il capo del team scientifico ICESat-2. "Su ogni superficie, c'era una caratteristica sorprendente che non eravamo abituati a vedere con il primo ICESat."
ICESat-2 è sempre attivo e quindi effettua misurazioni dell'altezza sulla terraferma, foreste e oceani così come il ghiaccio. Mentre orbitava sopra il Messico, le misurazioni satellitari che l'altezza degli alberi e il suolo della foresta, più la batimetria di una laguna e le onde dell'oceano oltre. Credito:NASA Earth Observatory/Joshua Stevens
Per esempio, i fotoni di ritorno dall'oceano tracciano le singole onde. Nelle chiare zone costiere, la batimetria è visibile, a volte fino a 80 piedi (25 metri), che potrebbe aiutare con la ricerca, compresa la modellazione delle mareggiate, disse Magruder.
E mentre ICESat-2 orbita sopra le foreste, può distinguere non solo le cime degli alberi, ma anche le chiome interne e il suolo della foresta. Anche se il team non era sicuro di quanto fosse sgombro il terreno sotto fitte chiome come quelle che si trovano nelle foreste pluviali tropicali, i dati si sono rivelati anche migliori del previsto. Misurando l'altezza degli alberi a livello globale, la missione ICESat-2 sarà in grado di migliorare le stime di quanto carbonio è immagazzinato nelle foreste.
Controllando i numeri, colmare il gap
Mentre il team scientifico di ICESat-2 stava analizzando i primi set di dati, i colleghi dell'operazione IceBridge della NASA stavano raccogliendo dati in aereo sopra l'Antartide, sorvolando gli stessi percorsi su cui stava orbitando il satellite.
Sopra vaste pianure di ghiaccio increspato, picchi scoscesi che spuntano dalla calotta glaciale, e linee di crepacci che scendono dai ghiacciai, la campagna aerea ha misurato l'elevazione della superficie con gli altimetri laser di Airborne Topographic Mapper, spessore neve e ghiaccio con radar, e batimetria sub-ice-shelf con un gravimetro. Per un decennio, IceBridge ha sondato la regione, ma questo autunno stavano anche raccogliendo dati per aiutare a verificare l'accuratezza di ICESat-2.
In tre voli separati, IceBridge ha esaminato l'altopiano piatto lungo la linea di latitudine di 88 gradi sud dove convergono tutte le orbite ICESat-2. Altri voli tracciati sui ghiacciai, ruscelli di ghiaccio e montagne lungo percorsi satellitari individuali, a volte proprio mentre il satellite passava sopra di loro. Per misurare il ghiaccio marino, il team di IceBridge ha volato brevemente a 500 piedi per misurare la velocità del vento, calcolato quanto si è spostato il ghiaccio da quando ICESat-2 lo ha misurato, e poi ha aggiustato la traiettoria di volo per osservare la stessa chiazza di ghiaccio.
"Quasi ogni volo ha binari ICESat-2 incorporati, " ha detto Joseph MacGregor, Scienziato del progetto IceBridge presso la NASA Goddard. "Voliamo sopra ghiacciai di sbocco in rapida evoluzione, l'interno che cambia più lentamente, e superfici non comuni che sono interessanti per ICESat-2. L'obiettivo principale di IceBridge è colmare il divario tra ICESat e ICESat-2, quindi è molto gratificante sapere che stiamo completando quel processo".
Il primo satellite ICESat ha operato tra il 2003 e il 2009, che è quando IceBridge ha iniziato le sue campagne. ICESat-2 è stato lanciato il 15 settembre dalla base aerea di Vandenberg in California. Il suo strumento laser, denominato ATLAS (Sistema di altimetro laser topografico avanzato), invia impulsi di luce sulla Terra. E poi volte, entro un miliardesimo di secondo, quanto tempo impiegano i singoli fotoni per tornare al satellite. ATLAS ha sparato il suo laser più di 50 miliardi di volte dalla prima accensione il 30 settembre, e tutte le metriche dello strumento mostrano che funziona come dovrebbe, ha detto Neumann.
I responsabili delle missioni prevedono di rilasciare i dati al pubblico all'inizio del 2019.
