Il cielo non sta cadendo, ma gli scienziati hanno scoperto che parti dell'alta atmosfera si stanno gradualmente contraendo in risposta alle crescenti emissioni di gas serra prodotte dall'uomo.

I dati combinati di tre satelliti della NASA hanno prodotto un record a lungo termine che rivela la mesosfera, lo strato dell'atmosfera da 30 a 50 miglia sopra la superficie, si raffredda e si contrae. Gli scienziati hanno predetto da tempo questo effetto del cambiamento climatico causato dall'uomo, ma è stato difficile osservare le tendenze nel tempo.

"Ci vogliono diversi decenni per capire queste tendenze e isolare ciò che sta accadendo a causa delle emissioni di gas serra, cambiamenti del ciclo solare, e altri effetti, " ha detto Scott Bailey, uno scienziato atmosferico al Virginia Tech di Blacksburg, e responsabile dello studio, pubblicato sul Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. "Abbiamo dovuto mettere insieme i dati di tre satelliti".

Insieme, i satelliti hanno fornito circa 30 anni di osservazioni, indicando che la mesosfera estiva sui poli della Terra si sta raffreddando da quattro a cinque gradi Fahrenheit e si contrae da 500 a 650 piedi per decennio. Senza cambiamenti nelle emissioni umane di anidride carbonica, i ricercatori si aspettano che questi tassi continuino.

Poiché la mesosfera è molto più sottile della parte dell'atmosfera in cui viviamo, gli impatti dell'aumento dei gas serra, come l'anidride carbonica, differiscono dal riscaldamento che sperimentiamo in superficie. Un ricercatore ha confrontato dove viviamo, la troposfera, a una spessa trapunta.

"Giù vicino alla superficie terrestre, l'atmosfera è densa, " ha detto James Russel, un coautore dello studio e scienziato atmosferico presso la Hampton University in Virginia. "L'anidride carbonica intrappola il calore proprio come una trapunta intrappola il calore del tuo corpo e ti tiene al caldo." Nella bassa atmosfera, ci sono molte molecole nelle immediate vicinanze, e intrappolano e trasferiscono facilmente il calore della Terra tra loro, mantenendo quel calore simile a una trapunta.

Ciò significa che poco del calore della Terra arriva più in alto, mesosfera più sottile. Là, le molecole sono poche e distanti tra loro. Poiché anche l'anidride carbonica emette calore in modo efficiente, qualsiasi calore catturato dall'anidride carbonica sfugge allo spazio prima che trovi un'altra molecola per assorbirlo. Di conseguenza, un aumento dei gas serra come l'anidride carbonica significa che più calore viene perso nello spazio e l'atmosfera superiore si raffredda. Quando l'aria si raffredda, si contrae, allo stesso modo in cui un palloncino si restringe se lo metti nel congelatore.

Questo raffreddamento e contrazione non è stato una sorpresa. Per anni, "i modelli hanno mostrato questo effetto, " disse Brentha Thurairajah, uno scienziato atmosferico della Virginia Tech che ha contribuito allo studio. "Sarebbe stato più strano se la nostra analisi dei dati non lo avesse mostrato".

Mentre studi precedenti hanno osservato questo raffreddamento, nessuno ha utilizzato un record di dati di questa lunghezza o ha mostrato la contrazione dell'alta atmosfera. I ricercatori affermano che questi nuovi risultati aumentano la loro fiducia nella nostra capacità di modellare i complicati cambiamenti dell'atmosfera superiore.

Il team ha analizzato come la temperatura e la pressione sono cambiate in 29 anni, utilizzando tutti e tre i set di dati, che copriva i cieli estivi del Polo Nord e del Polo Sud. Hanno esaminato il tratto di cielo da 30 a 60 miglia sopra la superficie. Alla maggior parte delle altitudini, la mesosfera si raffreddava all'aumentare dell'anidride carbonica. Quell'effetto significava che l'altezza di una data pressione atmosferica diminuiva man mano che l'aria si raffreddava. In altre parole, la mesosfera si stava contraendo.

L'atmosfera media della Terra

Sebbene ciò che accade nella mesosfera non abbia un impatto diretto sugli esseri umani, la regione è importante. Il limite superiore della mesosfera, a circa 50 miglia sopra la Terra, è dove si trovano le temperature atmosferiche più fresche. È anche il luogo in cui l'atmosfera neutra inizia a trasformarsi in tenue, gas carichi elettricamente della ionosfera.

Ancora più in alto, 150 miglia sopra la superficie, i gas atmosferici causano il trascinamento dei satelliti, l'attrito che trascina i satelliti fuori dall'orbita. Il trascinamento satellitare aiuta anche a eliminare la spazzatura spaziale. Quando la mesosfera si contrae, il resto dell'atmosfera superiore sprofonda con esso. Mentre l'atmosfera si contrae, la resistenza dei satelliti potrebbe diminuire, interferendo meno con i satelliti operativi, ma lasciando anche più spazzatura spaziale nell'orbita terrestre bassa.

La mesosfera è anche nota per le sue brillanti nuvole di ghiaccio blu. Si chiamano nuvole mesosferiche nottilucenti o polari, così chiamati perché vivono nella mesosfera e tendono ad accalcarsi intorno ai poli nord e sud. Le nuvole si formano in estate, quando la mesosfera ha tutti e tre gli ingredienti per produrre le nuvole:vapore acqueo, temperature molto rigide, e polvere di meteore che bruciano in questa parte dell'atmosfera. Nubi nottilucenti sono state avvistate sul Canada settentrionale il 20 maggio, dando il via all'inizio della stagione delle nuvole nottilucenti dell'emisfero settentrionale.

Poiché le nuvole sono sensibili alla temperatura e al vapore acqueo, sono un utile segnale di cambiamento nella mesosfera. "Comprendiamo la fisica di queste nuvole, " ha detto Bailey. Negli ultimi decenni, le nuvole hanno attirato l'attenzione degli scienziati perché si comportano in modo strano. Stanno diventando più luminosi, allontanandosi sempre più dai poli, e compare prima del solito. E, sembra che ce ne siano di più rispetto agli anni passati.

"L'unico modo in cui ti aspetteresti che cambino in questo modo è se la temperatura si sta abbassando e il vapore acqueo aumenta, "Ha detto Russell. Le temperature più fredde e l'abbondante vapore acqueo sono entrambi collegati ai cambiamenti climatici nell'alta atmosfera.

Attualmente, Russell serve come investigatore principale per AIM, abbreviazione di Aeronomy of Ice in the Mesosphere, il più recente satellite dei tre che ha contribuito con i dati allo studio. Russell ha servito come leader in tutte e tre le missioni della NASA:AIM, lo strumento SABRE su TIMED (Termosfera, Ionosfera, Energetica e Dinamica della Mesosfera), e lo strumento HALOE sull'UARS (Upper Atmospherics Research Satellite) ormai in pensione.

TIMED e AIM lanciati nel 2001 e 2007, rispettivamente, ed entrambi sono ancora operativi. La missione UARS si è svolta dal 1991 al 2005. "Ho sempre pensato che saremmo stati in grado di metterli insieme in uno studio sul cambiamento a lungo termine, " ha detto Russell. Lo studio, Egli ha detto, dimostra l'importanza del lungo termine, osservazioni spaziali in tutto il mondo.

Nel futuro, i ricercatori si aspettano manifestazioni più sorprendenti di nuvole nottilucenti che si allontanano più lontano dai poli. Poiché questa analisi si è concentrata sui poli in estate, Bailey ha detto che intende esaminare questi effetti per periodi di tempo più lunghi e, seguendo le nuvole, studiare un tratto più ampio dell'atmosfera.