Uma década atrás, o pesquisador alemão Heinz Hübers liderou uma equipe para aprimorar um dos instrumentos infravermelhos da SOFIA - o receptor alemão para astronomia em frequências de Terahertz, ou GREAT - com uma nova tecnologia de laser. Ele percebeu que a atualização não só ajudaria a estudar o cosmos distante, mas também poderia ser usada muito mais perto de casa.
“SOFIA olha através da atmosfera superior da Terra enquanto observa o universo além, e eu pensei que seria fascinante algum dia coletar dados do GRANDE instrumento que poderia beneficiar estudos de nossa própria atmosfera”, disse Hübers, diretor do Instituto de Ótica do DLR Sensor Systems e professor da Universidade Humboldt em Berlim. “Certamente não é para isso que você pensa em usar os instrumentos da SOFIA, mas guardei a ideia até ter a oportunidade de testá-la”.
Agora, Hübers provou que isso poderia ser feito. Ele publicou recentemente um artigo com GRANDES dados que pela primeira vez mediu diretamente o oxigênio em uma das regiões menos conhecidas da alta atmosfera da Terra , a mesosfera e a baixa termosfera.
Os resultados do SOFIA confirmam mais completamente o que a teoria, as medições diretas e indiretas previram sobre a concentração de oxigênio nesta região atmosférica. Isso solidifica ainda mais parte da ciência básica em torno de como a energia solar é trocada entre a superfície e o espaço. Os resultados foram publicados na Nature Communications Earth and Environment.
SOFIA observou uma forma particular de oxigênio não ligado, conhecido como oxigênio atômico, que é distinto do O2 doador de vida encontrado na superfície da Terra. O oxigênio atômico desempenha um papel importante no resfriamento da alta atmosfera e, portanto, é usado para estimar as temperaturas nesta região. Os modelos climáticos preveem que o aumento dos gases de efeito estufa aumentará as temperaturas na baixa atmosfera, mas diminuirá as temperaturas na mesosfera. Um monitoramento mais preciso da temperatura da mesosfera pode ajudar os pesquisadores a entender melhor a relação entre a baixa e a alta atmosfera. As medições diretas do SOFIA melhoram essas estimativas de temperatura.
Começando a cerca de 30 milhas acima, a mesosfera e a termosfera têm sido difíceis de estudar. Os telescópios terrestres são prejudicados pela distorção do vapor d'água na baixa atmosfera. Satélites voando alto dependem de outras substâncias para inferir os níveis de oxigênio, mas não podem fazer medições diretas. Instrumentos que voaram em foguetes e até no ônibus espacial na década de 1990 ofereceram um breve instantâneo dessas regiões.
Mais do que “ruído”
Um tesouro de dados atmosféricos da Terra de muitas estações e locais já existe no arquivo de dados brutos da SOFIA. Mesmo assim, os astrônomos, interessados nas estrelas, sempre trataram os dados atmosféricos como "ruído" de fundo e os filtraram dos procurados dados celestes. Embora Hübers tenha percebido que os dados atmosféricos podiam ser valiosos, levou vários anos para desenvolver as ferramentas e processos certos para calibrá-los e analisá-los.
“Dados nossos sucessos anteriores e o forte sinal da Terra, fez sentido criar as ferramentas necessárias para analisar o oxigênio atômico na atmosfera da Terra”, disse Hübers. “Embora os dados atmosféricos sejam realmente um subproduto de nossas observações astronômicas, estamos muito satisfeitos em ver que o SOFIA pode contribuir para melhor compreender nosso planeta natal”.
O trabalho pode ser valioso. Este resultado particular veio de dados coletados em 2015 durante um vôo científico SOFIA que decolou de Palmdale, Califórnia. Enquanto a aeronave subia a costa em direção ao Canadá, apontou o telescópio em direção à nebulosa Jellyfish em formato globular , a 5.000 anos-luz de distância, coletando dados atmosféricos da Terra no processo.
Mais percepções sobre a atmosfera da Terra estão por vir. As medições feitas durante as observações do SOFIA na Nova Zelândia, nos meses de inverno do hemisfério sul e durante os voos recentes de Colônia, na Alemanha, fornecerão informações sobre como essa região da atmosfera muda com as estações e locais.
SOFIA é um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão. O Ames Research Center da NASA no Vale do Silício da Califórnia gerencia o programa SOFIA, a ciência e as operações de missão em cooperação com a Universities Space Research Association, sediada em Columbia, Maryland, e o German SOFIA Institute na Universidade de Stuttgart. A aeronave é mantida e operada pelo Armstrong Flight Research Center Building 703 da NASA, em Palmdale, Califórnia.
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