Vědci již nějakou dobu věděli, že zemská atmosféra ztrácí každý den několik set tun kyslíku. Chápou, jak k této ztrátě kyslíku dochází na noční straně Země, ale nejsou si jisti, jak k tomu dochází na denní straně. I když vědí jednu věc; dochází k nim během polární záře.
Podle tiskové zprávy z observatoře Země NASA nejsou žádné dvě události s výtokem kyslíku úplně stejné, a proto je jejich pochopení výzvou. Nazývají události „fontány plynu“, které unikají Zemi během aurorální činnosti, a pozorovatelna Země má za úkol porozumět jim.
Mise je součástí programu NASA pro pozorování Země s názvem VISIONS-2 (vizualizace odtoku iontů pomocí neutrálního atomového snímání-2) a vyžaduje určité podmínky. Z dobrého důvodu se odehrává v Ny Alesund, Svalbard, Norsko. Je to nejsevernější celoroční civilní osada na světě. Má celoročný přístav bez ledu a moderní odpalovací zařízení raket. V zimní noci zde také není slunce, které by narušovalo studium auror.
Ale je tu ještě něco, co z toho dělá ideální prostředí pro misi VISIONS-2. Každé ráno Ny Alesund prochází pod slabým místem v magnetické bublině Země. Slabá stránka je jako trychtýř, který nasměruje prudký sluneční vítr do naší horní atmosféry. To způsobuje aurorální displeje a vaří plyny naší atmosféry do vakua prostoru v aurorální fontáně.
Nedávno vědci s VISIONS-2 vypustili dvě sondážní rakety, aby prozkoumali ztrátu kyslíku během auror. Sondující rakety jsou malé cílené rakety, které lze rychle vypustit. V tomto případě byly dvě rakety naloženy kamerami a dalšími nástroji a připraveny ke spuštění.
Startovní tým musí být velmi trpělivý. Ale samozřejmě mají technologii na své straně. Nemusejí čekat, až uvidí polární záře, díky satelitu DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) si předem všimnou polární záře.
DSCOVR je observatoř slunečního větru NOAA. Sedí v místě LaGrange mezi Zemí a Sluncem a informuje tým VISIONS-2, když je sluneční vítr dostatečně silný a orientuje správný způsob, jak způsobit polární záře. V nejlepším případě dostane tým asi hodinové varování.
I při pokročilém varování je tým opatrný. Pokud se ukáže, že sluneční vítr je příliš slabý, ztratí start. Pokud jsou podmínky pozemního větru v zemské atmosféře příliš silné, je to také problém. Rakety jsou neřízené, takže musí být před startem orientovány, aby věděly o větru. Naštěstí má tým k dispozici další nástroj, povětrnostní balóny vypouštěné každých 30 minut, podle potřeby, k testování větru.
"Měli jsme takový úžasný zážitek při budování těchto velmi složitých a schopných užitečných nákladů ..." - Doug Rowland, hlavní vyšetřovatel, Goddard Space Flight Center NASA.
Rakety byly představeny v Ny-Ålesund, Svalbard (Norsko) a vědci čekali na polární záři, než uvedli pár. 7. prosince 2018 vypustili vědci dvě rakety během polární záře. Na níže uvedené fotografii je dlouhá expozice raket, která zachycuje obě odpálení, i když k nim došlo pár minut od sebe.
Mise použila dvojici raket, aby v každém mohla použít kombinaci různých nástrojů. Některé nástroje vyžadovaly spřádací platformu a jiné ne. Dvojice raket vypuštěných s pár minutami mezi nimi také umožnilo podobným nástrojům provádět odečty v průběhu času. Výše uvedený obrázek ukazuje první fáze zapálení a vyhoření dvou raket, když byly poslány na misi ke studiu ztráty kyslíku v zemské atmosféře.
"Měli jsme tak úžasnou zkušenost s vytvářením těchto velmi složitých a schopných užitečných nákladů, jejich integrací a testováním ve Wallopsu a jejich následným přenesením na pole," řekl Doug Rowland, hlavní vyšetřovatel mise a vesmírný fyzik v NASA Goddard Space Flight Center. "Uvedení na trh bylo velmi emocionální okamžikem, ještě víc, když jsme viděli, že všechny nástroje fungovaly dobře a vědecké podmínky byly dobré."
Po vypuštění je tu deset minut na to, aby raketa pracovala v atmosférické fontáně. Neutrální atomové zobrazovací kamery vytvářejí obraz fontány zevnitř i zvenčí. Aurorální kamera dokumentuje samotnou auroru, její teplotu, intenzitu a výšku. Pokud vše půjde dobře, výzkumný tým je odměněn „vědeckou zdí“.
Zdá se, že zahájení 7. prosince bylo úspěšné. První pohled na data ukazuje, že nástroje fungovaly správně a vrátily zamýšlená data. "Věřím, že jsme viděli" atmosférickou fontánu, "řekl Rowland. Data je stále třeba analyzovat a škálovat, „ale můžeme o nich mít důkazy z různých perspektiv.“
Země je zjevně dynamická, živá a aktivní planeta. Tady se toho hodně děje. Projekt VISIONS-2 je navržen nejen proto, aby nám pomohl lépe porozumět naší vlastní planetě, ale také jiným planetám. Které planety jsou obyvatelné? Proč jsou tak pustí? Jak ji ztratila planeta jako Mars, která kdysi měla atmosféru?
Zemská atmosféra v dohledné době nezmizí. Dokud Slunce nepřijde do červeného obra asi za 5 miliard let. V tomto vzdáleném časovém bodě bude expandující Slunce vařit naši atmosféru pryč jako nic. Pak jsme hotovi.
Množství kyslíku (a vodíku) ztraceného ze zemské atmosféry během těchto auror je minimální. Několik stovek tun každý den může znít hodně, ale není to tak. Fotosyntéza v každém případě pomáhá obnovit kyslík. Je to stále důležitá součást hádanky, abychom pochopili, jak věci fungují, a jaké jsou podrobnosti ve vztahu mezi Zemí a její hvězdou.
- Tisková zpráva: Směrem k mapování úniku atmosféry ze Země
- Poznámky z observatoře Země z pole: Záloha Aurory
- DSCOVR: Hlubinná vesmírná observatoř
- Cornell University Ask and Astronomer: Kolik meteoritů zasáhne Zemi každý rok?
