Space shuttle Discovery på startpladen. Billedkredit: NASA. Klik for at forstørre.
En ny undersøgelse, delvis finansieret af Naval Research Laboratory og National Aeronautics and Space Administration (NASA), rapporterer, at udstødning fra rumfærgen kan skabe skyer i høj højde over Antarktis blot dage efter lanceringen, hvilket giver værdifuld indsigt i globale transportprocesser i den nedre termosfære [mhs1]. Den samme undersøgelse konstaterer også, at rumfærgens hovedmotorudstødningsrør har små mængder jern, der kan observeres fra jorden, en halv verden væk.
Det internationale team af forfattere af undersøgelsen, der optrådte i 6. juli-udgaven af Geophysical Research Letters, brugte STS-107 Shuttle-mission som et casestudie for at vise, at udstødning, der frigives i den nedre termosfære, nær 110 kilometer højde, kan danne Antarktis polære mesosfæriske skyer (PMC'er). Termosfæren er det højeste lag i vores atmosfære med mesosfæren (mellem 50-90 kilometer over Jorden), stratosfæren og troposfæren under.
Nye observationer præsenteret af forskerteamet fra Global Ultraviolet Imager (GUVI) på NASAs satellit Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere, Energetics and Dynamics (TIMED) afslører transport af STS-107 udstødningen til den sydlige halvkugle kun to dage efter lanceringen i januar 2003 . Vand fra udstødningen førte i sidste ende til et betydeligt udbrud af PMC'er i den sydlige polære sommer 2002-2003, observeret af Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV) satelliteksperiment. Den interhemisfæriske transport efterfulgt af PMC-dannelse af Antarktis var uventet.
PMC'er, også kendt som noctilucent skyer, vises nær 83 kilometer højde og består af vandispartikler skabt gennem mikrofysiske processer med nukleation, kondensation og sedimentation. De forekommer typisk i den frigide polære sommermesosfære, hvor temperaturerne falder under 130? Kelvin (-220? F). Der vides lidt om de specifikke processer, der fører til PMC-dannelse.
Ifølge undersøgelsens hovedforfatter, Dr. Michael Stevens, en forskningsfysiker ved E.O. Hulburt Center for Space Research på Naval Research Laboratory, forskningen producerede flere banebrydende videnskabsresultater.
"Denne forskning er spændende, idet den udvider en ny forklaring på dannelsen af disse skyer ved at demonstrere den globale effekt af en Shuttle-udstødningsrør i et område i atmosfæren, der traditionelt ikke er blevet godt forstået," sagde Stevens.
Nogle mener, at virkningen af menneskeskabte ændringer i den nedre atmosfære afspejles i disse øverste atmosfæriske skyer. Selvom historiske PMC'er kun er set i den polare region, er der i de senere år blevet opdaget PMC'er på lavere breddegrader så langt syd som [mhs2] Colorado og Utah, forny interesse og fremkaldt debat om implikationerne. Resultaterne af dette arbejde "sætter imidlertid spørgsmålstegn ved fortolkningen af virkningen af PMC-tendenser i det sene århundrede udelukkende med hensyn til globale klimaforandringer," sagde Stevens. Holdet konkluderer, at vandet fra en rumfærns udstødningsrør kan bidrage med en bemærkelsesværdig 10-20 procent til PMC'er, der blev observeret i en sommersæson i Antarktis.
Et vigtigt stykke data, der bekræftede rørens ankomst til Antarktis, var den jordbaserede observation af jernatomer nær 110 km. Tilstedeværelsen af jern i denne højde oprindeligt forvirrede forskere, fordi der ikke er nogen kendt naturlig kilde der. Dataene antyder, at jern, der ablaterede eller fordampes af hovedmotorerne i Shuttle, blev transporteret sammen med vandrosten og ankom til Antarktis tre til fire dage efter lanceringen i januar 2003. Både vandstrømmen og tilstedeværelsen af jern viser, at den gennemsnitlige sydvestvind, der udledes af holdets data, er meget hurtigere end hentet fra globale cirkulationsmodeller eller vindklimatologier.
”Dette fortæller os noget nyt og spændende ved transport i denne region af atmosfæren,” sagde Stevens. ”Det kan være så hurtigt, at en shuttle-plume kan danne is over Antarktis, før andre tabsprocesser virkelig kan træde i kraft. Vi må være meget omhyggelige med at fortolke de langsigtede konsekvenser for observationer og funktioner i disse skyer på grund af dette bidrag fra rumfærgen og det potentielle bidrag fra mange andre mindre lanceringsbiler. ”
NRL og NASA finansierede undersøgelsen med bidrag fra National Science Foundation, British Antarctic Survey i Cambridge, Storbritannien og University of Illinois, Urbana-Champaign. Andre forskere i undersøgelsen inkluderer Robert Meier fra George Mason University, Fairfax, Va .; Xinzhao Chu fra University of Illinois, Urbana-Champaign; Matthew DeLand fra Science Systems & Applications, Inc., Lanham, Md .; og John Plane fra University of East Anglia, Norwich, England.
Originalkilde: NRL News Release
