Per undici anni dal 2009 al 2019, gli aerei dell'operazione IceBridge della NASA hanno sorvolato l'Artico, Antartico e Alaska, raccogliere dati sull'altezza, profondità, spessore, flusso e cambiamento del ghiaccio marino, ghiacciai e calotte glaciali.Progettato per raccogliere dati durante gli anni tra i due ghiacciai della NASA, Nube, e satelliti di elevazione terrestre, ICESat e ICESat-2, IceBridge ha effettuato il suo ultimo volo polare nel novembre 2019, un anno dopo il successo del lancio di ICESat-2.

Mentre la squadra e gli aerei passano ai loro prossimi incarichi, gli scienziati e gli ingegneri hanno riflettuto su un decennio di successi più significativi di IceBridge.

2009:lancio di IceBridge e primi voli

Il primo ghiaccio della NASA, Nube, e il ghiaccio monitorato da terra Elevation Satellite (ICESat), nuvole, particelle atmosferiche e vegetazione a livello globale a partire dal 2003. Mentre ICESat si avvicinava alla fine della sua vita, La NASA ha pianificato di continuare a misurare l'elevazione del ghiaccio con gli aerei fino al lancio di ICESat-2. ICESat ha terminato il suo servizio nell'agosto 2009, e IceBridge ha rilevato le misurazioni del ghiaccio terrestre e marino per il prossimo decennio.

Il numero e i modelli degli aeromobili IceBridge sono cambiati di anno in anno, e trasportavano più di una dozzina di strumenti:dai laser per la mappatura dell'elevazione e dai radar che penetrano il ghiaccio, alle fotocamere ottiche e a infrarossi, a gravimetri e magnetometri che rivelano informazioni sul substrato roccioso sotto il ghiaccio. Oltre a colmare il divario altimetrico, la suite completa di strumenti della missione ha permesso di documentare i cambiamenti rapidi e lenti alle calotte glaciali, comprendere le cause geofisiche di tali cambiamenti, monitorare le fluttuazioni annuali dello spessore del ghiaccio marino e migliorare gli strumenti di calcolo e modellazione per la ricerca.

Prima di IceBridge, La NASA monitorava ogni anno le aree vulnerabili della calotta glaciale della Groenlandia tramite l'Arctic Ice Mapping Project (AIM). Ma IceBridge ha superato di gran lunga le precedenti campagne per dimensioni e portata, con indagini annuali di entrambi i poli, più strumenti e un arco di tempo più lungo che gli ha permesso di tenere traccia dei cambiamenti nel corso degli anni e anche nel giro di anni.

Uno dei primi importanti contributi di IceBridge è stato mappare centinaia di miglia di linee di messa a terra sia in Antartide che in Groenlandia. Le linee di messa a terra sono i punti in cui il fondo di un ghiacciaio perde il contatto con il substrato roccioso e inizia a galleggiare sull'acqua di mare:una linea di messa a terra più alta della roccia su cui poggia il ghiaccio dietro di esso aumenta la possibilità di un futuro ritiro instabile.

"Prima di IceBridge, avevamo molti ghiacciai per i quali non avevamo informazioni sulle loro linee di fondazione, che ha reso difficile modellarli e sviluppare proiezioni affidabili dell'innalzamento del livello del mare, " ha detto Michael Studinger, capo del team per lo strumento Airborne Topographic Mapper (ATM) e scienziato del progetto di IceBridge dal 2010 al 2015.

Il team ha mappato 200 ghiacciai lungo le aree costiere della Groenlandia nel corso del loro decennio di lavoro, così come le zone costiere, l'interno della calotta glaciale della Groenlandia e le aree ad alta priorità in Antartide. "Noi abbiamo chiesto, "Come sarà questo nel 2030 o tra cento anni?", ha detto Studinger.

2011:spaccature del ghiacciaio antartico ed eventi di parto

L'esperienza e l'adattabilità del team hanno permesso loro di modificare rapidamente le rotte di volo secondo necessità. Durante il loro sondaggio in Antartide del 2011, Gli scienziati di IceBridge hanno individuato un'enorme crepa nel ghiacciaio di Pine Island, uno dei ghiacciai in più rapida evoluzione del continente. Tornarono poi a studiarlo più da vicino, e la crepa produsse un nuovo ghiacciaio quell'ottobre. Questa agilità ha reso IceBridge straordinariamente versatile e rispondente alle esigenze della comunità scientifica, consentendo più scienza rispetto ai loro compiti di base.

Pine Island è diventata più sottile e più instabile negli ultimi decenni, ora generano nuovi iceberg quasi ogni anno. IceBridge monitorava Pine Island e altri ghiacciai antartici ogni anno, osservando le crepe che potrebbero portare agli iceberg e utilizzando radar e gravimetri per mappare elementi come il canale di acque profonde sotto il ghiacciaio di Pine Island, che può portare acqua calda nella parte inferiore e farlo sciogliere più velocemente.

"Abbiamo bisogno di misurazioni per comprendere il ghiaccio dell'Antartide oggi e modelli per capire il suo futuro, che alla fine colpisce tutti noi attraverso il cambiamento del livello del mare, " ha affermato lo scienziato del progetto IceBridge Joe MacGregor. "Misurare con precisione quali ghiacciai antartici si stanno assottigliando in questo momento e osservare come si evolvono nel corso di diversi anni ci aiuta a migliorare quei modelli. La maggior parte dei più grandi cambiamenti nel ghiaccio antartico si stanno verificando nell'Antartide occidentale, e purtroppo è molto probabile che il ghiaccio continui a diradarsi per il prossimo futuro".

2013:Guardando sotto il ghiaccio—a entrambi i poli

Nel 2013, gli scienziati del British Antarctic Survey hanno pubblicato una mappa aggiornata del substrato roccioso sotto la calotta glaciale antartica. Il modello includeva l'elevazione della superficie, spessore del ghiaccio e dati sulla topografia del substrato roccioso da ICESat, IceBridge e le missioni dei partner internazionali.

Capire che tipo di roccia si trova sotto una calotta glaciale può fornire importanti indizi su come il ghiaccio in cima potrebbe fluire e cambiare, disse Studinger.

"Le misurazioni di gravità e magnetiche ti forniscono dei vincoli per dedurre che tipo di roccia hai sotto una calotta di ghiaccio, " ha detto. "Questo è importante per il modo e la velocità con cui scorre il ghiaccio. Se hai una roccia di sedimenti morbidi, quello e l'acqua di fusione possono essere un lubrificante per una calotta glaciale. roccia cristallina, come il granito, è più difficile da trasformare in un lubrificante, rendendo più difficile per una calotta glaciale sviluppare un flusso veloce".

Trasportato dal proprio peso e dalla dinamica del suolo o dell'acqua sottostante, il ghiaccio scorre verso l'oceano, alla fine galleggiare al largo e potenzialmente rompersi in iceberg, come quelli del ghiacciaio di Pine Island. I migliori scienziati comprendono questo flusso, meglio possono modellare come potrebbe progredire in futuro. La gamma di strumenti di IceBridge che misurano la cima, il centro e il fondo della calotta antartica sono particolarmente adatti allo studio di questo processo, disse Studinger.

"Avere tutte queste informazioni insieme è incredibilmente prezioso, e ripetiamo le misurazioni anno dopo anno in modo da poter vedere come le cose cambiano nel tempo, " ha detto. "Questo è un enorme patrimonio di dati e qualcosa che non possiamo fare dallo spazio".

A volte misurare il substrato roccioso invisibile non solo aiuta a spiegare i processi noti, ma riserva anche nuove sorprese. I ricercatori dell'Università di Bristol hanno utilizzato decenni di dati radar aerei, gran parte da IceBridge, per mappare il substrato roccioso sotto la calotta glaciale della Groenlandia. Hanno trovato un canyon precedentemente sconosciuto lungo più di 400 miglia e profondo fino a mezzo miglio che attraversa la metà settentrionale del paese.

Gli scienziati ritengono che il canyon, soprannominato il "gran canyon" della Groenlandia, possa essere stato un tempo un sistema fluviale, e oggi probabilmente trasporta l'acqua di fusione subglaciale dall'interno della Groenlandia all'Oceano Artico.

2015:è quello che c'è dentro (la calotta di ghiaccio) che conta

Dopo aver mappato il substrato roccioso sotto la calotta glaciale della Groenlandia, gli scienziati hanno rivolto la loro attenzione agli strati intermedi del ghiaccio. Utilizzando sia il radar per la penetrazione del ghiaccio che campioni di ghiaccio prelevati sul campo, MacGregor e il suo team hanno creato la prima mappa dei numerosi strati della calotta glaciale, formata come migliaia di anni di neve si è compattata verso il basso e ha formato ghiaccio.

Come tutti i modelli, una migliore comprensione del passato significa previsioni più solide per il futuro. Misurazione della fusione passata, l'accumulo e il flusso aiutano i glaciologi a perfezionare i loro modelli del futuro della calotta glaciale della Groenlandia.

"Avere un'idea di quanti anni ha il ghiaccio della Groenlandia a diverse profondità in tutta l'isola ci ha permesso di scrutare nel suo passato, " ha detto MacGregor. "Realizzare la mappa 3D degli strati di ghiaccio della Groenlandia ci ha permesso di scoprire che la calotta glaciale ha rallentato negli ultimi migliaia di anni. Ci ha anche fornito indizi su come la calotta glaciale si è riscaldata in passato, e dove può essere congelato fino a diventare una roccia o sciogliersi lentamente."

2018:Completamento del ponte dati

ICESat-2 è stato lanciato dalla base aerea di Vandenburg in California il 15 settembre, 2018, lanciando IceBridge nella fase finale della sua missione:collegare ICESat e ICESat-2.

IceBridge ha continuato a raccogliere dati dopo il lancio di ICESat-2, la sua funzione primaria è quella di convalidare le misurazioni del nuovo satellite. Conducendo precisi voli aerei, dove gli aerei tracciavano le linee orbitali del satellite e prendevano le stesse misurazioni quasi nello stesso momento, i team scientifici hanno potuto confrontare i risultati e assicurarsi che gli strumenti di ICESat-2 funzionassero correttamente.

Normalmente, I voli IceBridge sono stati condotti in pieno giorno, per la massima visibilità. Ma durante i voli satellitari, gli aerei hanno anche preso le misure al crepuscolo, per cercare cambiamenti di precisione con luce scarsa. Hanno anche misurato il cosiddetto "ghiaccio blu, "o ghiaccio non coperto dalla neve, per capire meglio come i laser hanno penetrato il ghiaccio.

IceBridge ha sorvolato numerosi satelliti europei durante i suoi dieci anni, come i satelliti CryoSat-2 e Sentinel-3 dell'ESA, e ha sorvolato campagne di terra come la campagna CryoVEx dell'ESA e le stazioni meteorologiche danesi PROMICE. Its precise, reliable measurements provided a standard to help other missions ensure high-quality measurements of their own.

2019:The end of an era

Nel 2019, IceBridge continued flying in support of ICESat-2 for its Arctic and Antarctic campaigns. The hundreds of terabytes of data the team collected over the decade will fuel science for years to come.

"This data doesn't get old, " Studinger said. "This data set we have right now will be incredibly valuable going into the future. It's basically the only data set of its kind that we have."

"Our data is freely available to anyone, " said project manager Eugenia De Marco. "I believe that, as humans, we are stewards of this planet, and as such, it is our responsibility to take care of it. The first step in that process is to find out what's going on with the physical world so we can better address the challenges facing our planet. I believe IceBridge and the data it has collected helps answer the question of what's going on, and that is one of the biggest contributions IceBridge has provided over the years."

The campaign completed more than 900 flights between Greenland and Antarctica, and more than 150 in Alaska. While some members of the team changed over the decade, some have been with the project since its beginning.

"We had this incredible can-do attitude on both the instrument teams and the aircraft teams, " said Studinger, who was the project's first lead scientist in 2009 and worked with the mission throughout the decade. "We might have been working really long days for 11 weeks straight in Greenland, but still, at 5 in the morning, people step on the airplane and say hello with a big smile on their face. It really speaks to the people, who for me, were the most enjoyable part—the IceBridge family."

IceBridge finished its last polar flight on November 20, 2019. The team will complete one more set of Alaska flights in 2020.

"Operation IceBridge took what NASA had already learned how to do with planes at the poles and supersized it, with consistently successful airborne campaigns across the Arctic and Antarctic for eleven years straight, " said MacGregor. "While IceBridge was laser-focused on its primary objective—bridging the gap between ICESat and ICESat-2—it was sufficiently big and broad in scope that it generated a momentum all its own, pure. IceBridge opened the door to new ways of thinking about monitoring the polar regions and enabled numerous unexpected discoveries, and brought new scientists and new data types into the fold."