Znanstveniki že nekaj časa vedo, da Zemljino ozračje vsak dan izgubi nekaj sto ton kisika. Razumejo, kako se ta izguba kisika zgodi na Zemljini nočni strani, vendar niso prepričani, kako se to dogaja na dan. Vendar vedo eno stvar; zgodijo se med aurorami.
V sporočilu za javnost, ki ga je objavil Nasin observatorij za Zemljo, nobena dva dogodka odtoka kisika nista povsem enaka, zato je razumevanje le-teh izziv. Dogodke imenujejo "vodnjaki plina", ki pobegnejo na Zemljo med avroralnimi aktivnostmi, Observatorij Zemlje pa je namenjen njihovemu razumevanju.
Misija je del Nasinega programa za opazovanje Zemlje, imenovanega VISIONS-2 (vizualiziranje ionskega odtoka prek nevtralnega atoma zaznavanja-2), in zahteva določene pogoje. V Ny Alesundu na Svalbardu na Norveškem je postavljen z dobrim razlogom. To je najbolj severno celoletno civilno naselje na svetu. Vse leto ima pristanišče brez ledu in sodoben objekt za izstrelitev raket. Tudi v zimski noči ni sonca, ki bi motilo preučevanje avre.
Toda nekaj drugega je to popolna nastavitev za misijo VISIONS-2. Ny Alesund vsako jutro prehaja pod šibko točko magnetnega mehurčka Zemlje. Šibka točka je kot lijak, ki usmerja močan sončni veter v našo zgornjo atmosfero. To povzroča avroralne prikaze in izpušča pline našega ozračja v vakuum prostora v avroralnem vodnjaku.
Pred kratkim so raziskovalci z VISIONS-2 izstrelili dve sondirni raketi, da bi raziskali izgubo kisika med aurorami. Sondirne rakete so majhne usmerjene rakete, ki jih je mogoče hitro izstreliti. V tem primeru sta bili dve raketi naloženi s kamerami in drugimi instrumenti ter pripravljeni na izstrelitev.
Ekipa za izstrelitev mora biti zelo potrpežljiva. Seveda pa imajo na svoji strani tehnologijo. Ni jim treba čakati, da vidijo auroro, saj so po satelitu DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) opazili auroro.
DSCOVR je NOAA-jev observatorij za sončni veter. Ta sedi v točki LaGrange med Zemljo in Soncem in pove skupini VISIONS-2, ko je sončni veter dovolj močan in usmerjen na pravi način, da povzroči auroro. V najboljšem primeru ekipa dobi približno uro opozorila.
Tudi z naprednim opozorilom je ekipa previdna. Če se sončni veter izkaže za prešibak, bodo začetek zapravili. Če so zemeljski vetrovi v Zemljini atmosferi premočni, je to tudi problem. Rakete niso usmerjene, zato jih je treba pred izstrelitvijo orientirati, da upoštevajo vetrove. Na srečo ima ekipa na razpolago drugo orodje, vremenske balone, ki se po potrebi sprožijo vsakih 30 minut, da preizkusijo veter.
"Imeli smo tako neverjetno izkušnjo pri gradnji teh zelo zapletenih in sposobnih koristnih tovorov ..." - Doug Rowland, glavni raziskovalec, Nasin center za vesoljske polete Goddard.
Rakete so uprizorili v Ny-Ålesundu, Svalbard (Norveška), raziskovalci pa so pred izstrelitvijo para čakali na auroro. 7. decembra 2018 so raziskovalci med auroro izstrelili obe raketi. Na spodnji fotografiji je dolga osvetlitev raket, ki zajema oba izstrelka, čeprav sta se zgodili nekaj minut narazen.
Na misiji so uporabili par raket, da so lahko v vsaki uporabili mešanico različnih instrumentov. Nekateri instrumenti so zahtevali predenje platforme, nekateri pa ne. Par raket, izstreljenih v nekaj minutah med seboj, je tudi podobnim instrumentom omogočil, da so s časom odčitali odčitke. Zgornja slika prikazuje vžiganje in izgorevanje obeh raket na prvi stopnji, ko sta bila poslana na misijo za preučevanje izgube kisika v Zemljini atmosferi.
"Imeli smo tako neverjetno izkušnjo pri gradnji teh zelo zapletenih in sposobnih uporabnih obremenitev, ki smo jih integrirali in preizkusili na Wallopsu, nato pa jih prinesli na teren," je dejal Doug Rowland, glavni raziskovalec misije in vesoljski fizik v Nasinem vesoljskem letalskem centru Goddard. "Izstrelitev je bila zelo čustven trenutek, še bolj, ko smo videli, da so vsi inštrumenti delovali dobro in so bili znanstveni pogoji dobri."
Po izstrelitvi je deset minut, da raketa opravi svoje delo v atmosferskem vodnjaku. Kamere nevtralnih atomov tvorijo sliko vodnjaka od znotraj in zunaj. Auroralna kamera dokumentira samo auroro, njeno temperaturo, intenzivnost in višino. Če gre vse v redu, je raziskovalna skupina nagrajena s "steno znanosti".
Izgleda, da je bila 7. decembra izstrelitev uspešna. Zgodnji pregled podatkov kaže, da so instrumenti pravilno delovali in vrnili načrtovane podatke. "Verjamem, da smo videli 'atmosferski vodnjak'," je dejal Rowland. Podatke je še vedno treba analizirati in spremeniti, “vendar lahko o njih imamo dokaze z več vidikov.”
Zemlja je očitno dinamičen, živ, dejaven planet. Tu se dogaja veliko. Projekt VISIONS-2 ni zasnovan samo zato, da bi lažje razumel naš lastni planet, ampak tudi druge planete. Kateri planeti so bivalni? Zakaj so nekateri tako pusto? Kako jo je izgubil planet, kot je Mars, ki je nekoč imel ozračje?
Zemljinega ozračja kmalu ne bo več. Vseeno, dokler sonce ne zaide rdečega orjaka v približno 5 milijard letih. V tistem oddaljenem trenutku bo sonce, ki se širi, naše ozračje odkupilo kot nič. Potem smo končali.
Količina kisika (in vodika), izgubljenega iz Zemljine atmosfere v teh aurah, je majhna. Več sto ton na dan morda zveni veliko, vendar ni. Vsekakor fotosinteza pomaga obnoviti kisik. Še vedno je pomemben del uganke za razumevanje, kako stvari delujejo, in kakšne so podrobnosti v odnosu med Zemljo in njeno zvezdo.
- Sporočilo za javnost: Proti preslikavi bega atmosfere z Zemlje
- Opombe o opazovanju Zemlje s polja: Zaznamovanje Aurore
- DSCOVR: Observatorij za globoko podnebje
- Vprašanje in astronom univerze Cornell: Koliko meteoritov vsako leto udari na Zemljo?
