Amerykańska agencja kosmiczna wysłała na orbitę laser, który będzie mierzył stan pokryw lodowych na Ziemi. Misja ta nosi nazwę ICESat-2, ma na celu dostarczenie bardziej precyzyjnych informacji na temat sposobu globalne ocieplenie wpływa na zamarznięte powierzchnie ziemi. Antarktyda, Grenlandia i pokrywy lodowe krzewów arktycznych na północy znacznie straciły na swojej objętości w ostatnich dziesięcioleciach. NASA i jej projekt ICESat-2 będą obserwować i rejestrować te zmiany z orbity oddalonej o 500 km.

Jak można się domyślić z nazwy satelity, ICESat-2 jest kontynuacją pierwotnego projektu z 2009 roku. Mierzył on powierzchnie lodu za pomocą systemu laserowego z orbity Ziemi. Jednak projekt ten napotkał problemy techniczne – satelita był ograniczony i mógł mierzyć i obserwować jedynie kilka miesięcy w roku. Dlatego NASA przeprojektowała tę technikę, a satelita powinien być teraz bardziej niezawodny i zapewniać bardziej szczegółowy wgląd.

Profesor Helen Fricker z Instytutu Badań nad Oceanami Scripps wyjaśnia:

„ICESat-2 będzie obserwował kriosferę Ziemi z rozdzielczością przestrzenną, jakiej nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Wiązka jest podzielona na sześć pojedynczych wiązek – trzy pary – dzięki czemu możemy lepiej odwzorować zarówno powierzchnie lodu, jak i nachylenie samych lodowców. Dzięki temu możemy lepiej interpretować zmiany wysokości. Co trzy miesiące dokonuje się tych samych zapisów z powierzchni lodowców, co daje nam przegląd zmian wysokości w danych porach roku.”

Wizja artystyczna: ICESat-2 wystrzeliwuje laser 10 000 razy na sekundę

Dlaczego ta misja NASA jest ważna?

Antarktyda i Grenlandia tracą co roku miliardy ton lodu. Jest to głównie wynikiem zderzenia ciepłej wody z lądem i stopienia lodowców morskich. Te masy lodu pomagają następnie podnieść poziom oceanów. W Arktyce zmniejszały się także sezonowe czapy lodowe. Według wszelkich danych od 1980 r. lód morski na dalekiej północy stracił dwie trzecie swojej całkowitej masy. I chociaż nie ma to bezpośredniego wpływu na podnoszenie się poziomu oceanów (jest to raczej odpowiednik geograficzny, gdzie Arktyka jest otoczona lądem, a Antarktyda otoczona oceanem), powoduje jednak wzrost temperatur w regionie.

Dr Tom Neumann, przedstawiciel naukowy projektu ICESat-2, mówi:

„Wiele zmian zachodzących na biegunach może wydawać się bardzo niejasnych, dlatego do ich prawidłowego pomiaru potrzebna jest bardzo precyzyjna technologia. Nawet zmiana wysokości tak mała jak centymetr na obszarze takim jak Antarktyda oznacza ogromną ilość wody. I do 140 miliardów ton.”

Jak działa ICESat-2?

Ten nowy system laserowy jest jednym z największych instrumentów do obserwacji Ziemi, jakie kiedykolwiek skonstruowała NASA. Waży tonę. Wykorzystuje technologię zwaną „liczeniem fotonów”. Wystrzeliwuje około 10 000 impulsów światła na sekundę. Każdy z tych impulsów dociera do Ziemi, odbija się i powraca w skali czasu wynoszącej około 3,3 milisekundy. Dokładny czas jest równy punktowi wysokości powierzchni odbijającej.

Cathy Richardson, członkini zespołu NASA, który opracował instrument, mówi:

„Co sekundę wystrzeliwujemy około biliona fotonów (cząstek światła). Około jeden do nas wróci. Czas powrotu tego jednego fotonu możemy obliczyć równie dokładnie, jak został on wysłany na Ziemię. Dzięki temu jesteśmy w stanie określić odległość z dokładnością do pół centymetra.”

NASA zapewni nam bezprecedensowy widok lodowych powierzchni Ziemi

Laser mierzy co 70 cm.

Jakiego rodzaju informacje dostarczy nam ten projekt?

Naukowcy mają nadzieję, że ICESat-2 może pomóc w tworzeniu pierwsza kompleksowa mapa gęstości lodu morskiego na Antarktydzie. Obecnie technologia pozyskiwania dostępnych informacji działa tylko w Arktyce. Konieczne jest porównanie najwyższego punktu powierzchni lodowca i poziomu morza. Naukowcy znają gęstość wody morskiej i lodu, więc mogą obliczyć, ile lodu musi znajdować się pod wodą, aby określić całkowitą masę lodu morskiego.

Porównanie pokrywy lodowej morskiej w marcu (marzec) i we wrześniu (wrzesień). Powyżej znajduje się biegun północny Arktyki, poniżej biegun południowy Antarktydy

Oczywiście na Antarktydzie należy do tego podejść inaczej. Na dalekim południu dna morskie są często pokryte śniegiem, co może tak bardzo obciążać lodowce, że są one całkowicie wpychane pod wodę, a obliczenia są znacznie bardziej skomplikowane. Proponowane rozwiązanie to połączenie satelity ICESat-2, który pomoże obliczyć wysokość powierzchni, z technologią satelitów radarowych, które za pomocą wiązek mikrofalowych mogą sięgać głębiej w powierzchnię śniegu. Ta współpraca mogłaby zatem rzucić więcej światła na projekt.

Nie ma się czym martwić, laser nie ma wystarczającej mocy, aby pomóc stopić lodowce z wysokości orbity 500 km nad ziemią. Ale w ciemną noc widać zieloną kropkę na niebie, kiedy nad naszym terenem przelatuje ICESat.