NASA-missionen søger at forstå klare natteskinnende skyer ved at skabe en

Siden slutningen af ​​1800-tallet, observatører har ledt efter polarhimlen efter undvigende, højtflyvende skyer, der skinner i mørket. Disse polare mesosfæriske skyer, eller PMC'er, er piskede sværme af iskrystaller, der dannes i det sene forår og sommeren over Nord- og Sydpolen. Observatører finder dem bedst i tusmørketimerne, når Solen oplyser dem fra hinsides horisonten mod en mørk himmel. Mere end bare et smukt syn, de har også spor til, hvad der foregår i Jordens atmosfære.

"Det, der har tiltrukket sig stor interesse for disse skyer, er deres følsomhed - de forekommer lige på kanten af ​​levedygtighed i den øvre atmosfære, hvor det er utrolig tørt og utrolig koldt, " sagde Richard Collins, rumfysiker ved University of Alaska, Fairbanks og hovedforfatter af papiret. "De er en meget følsom indikator for ændringer i den øvre atmosfære - ændringer i temperatur og/eller ændringer i vanddamp."

Collins og hans samarbejdspartnere havde mistanke om, at PMC'er kunne være forbundet med afkøling i den øvre atmosfære - og han satte sig for at forsøge at forstå processens mikrofysik. I et nyt papir offentliggjort i Journal of Geophysical Research , de delte resultater fra NASAs Super Soaker-mission, en lille suborbital raket opsendt i Alaska, viser, at vanddamp i vores øvre atmosfære brat kan sænke den omgivende temperatur og starte en af ​​disse stærkt skinnende skyer.

For at teste dette, de besluttede at frigive en lille mængde vand og skabe deres helt egen PMC. De blev specifikt lanceret på et tidspunkt - januar i Arktis - som typisk er ugæstfri over for dannelsen af ​​PMC'er, håber de ikke desto mindre kunne katalysere en.

"Vi ville sørge for at undgå at blande kunstigt skabte og naturligt forekommende PMC'er, " sagde Irfan Azeem, rumfysiker hos Astra, LLC i Louisville, Colorado og hovedefterforsker af Super Soaker-missionen. "På den måde kunne vi være sikre på, at enhver PMC, vi observerede, kunne tilskrives Super Soaker-eksperimentet."

Super Soaker-raketten blev opsendt i de tidlige morgentimer den 26. januar, 2018, fra Poker Flat research-serien i Fairbanks, Alaska. Det nåede en højde på omkring 53 miles, da holdet udløste eksplosionen af ​​deres dunk med omkring 485 pund vand. Atten sekunder senere, strålen fra en jordbaseret laserradar detekterede det svage ekko af en PMC.

Forskerne tilsluttede disse målinger i en model, der simulerede PMC-produktion. De ville vide, hvordan luften, hvor vandet blev frigivet, skulle have ændret sig for at oprette en PMC som den, de observerede.

"Vi har ikke direkte temperaturmålinger af skyen, men vi kan udlede den temperaturændring baseret på, hvad vi tror, ​​der kræves for at skyen kan dannes, "Sagde Collins.

Modellen viste, at der må være sket en betydelig afkøling. "Den eneste måde, hvorpå vi kunne få en skyform med mængden af ​​vand, var at sige, at i skyens krop, der var et temperaturfald - omkring 45 grader Fahrenheit (25 grader Celsius) i temperatur." Du skal blot introducere vand til regionen, de foreslåede resultater, førte til et markant lokalt temperaturfald.

"Dette er første gang nogen eksperimentelt har påvist, at PMC-dannelse i mesosfæren er direkte forbundet med afkøling med selve vanddampen, " sagde Azeem.

Papiret fortsætter med at forbinde resultaterne med rumtrafikkens virkelighed, da vanddamp er et almindeligt biprodukt af satellitter og raketopsendelser. I rumfærgens dage, for eksempel, en enkelt opsendelse var ansvarlig for omkring 20% ​​af PMC -ismassen observeret i en sæson.

Men mere vanddamp betyder ikke, at temperaturen falder uden grænser, Collins forklarer. PMC'er fungerer som en termostat. Når vanddampen fryser, det bliver til iskrystaller. Men disse iskrystaller absorberer varme endnu bedre end vand i dampform. Når iskrystallerne varmes op, de sublimerer til sidst tilbage til damp, og cyklussen gentages.

"Og så der er en yo-yo frem og tilbage, regulering af temperaturen af ​​ændringen frembragt af den indsprøjtede vanddamp, " sagde Collins.

Stadig, øget vanddamp vil påvirke, hvordan og hvornår PMC'er dannes. For dem, der ønsker at forudsige PMC-dannelse, at holde styr på både naturlig og menneskeinjiceret vanddamp vil være nøglen til succes.

"Det afhænger af mængden af ​​rumtrafik, om hvad der sker, hvis vanddampbudgettet deroppe stiger, " sagde Collins. "Hvis vi havde en stor mængde ny trafik, så er vi ikke længere i et omgivende naturligt miljø, og vi ville være nødt til at begynde at modellere dette."