Un proyecto de la NASA pretende crear nubes noctilucentes para su investigación
Las nubes noctilucentes serán estudiadas por la NASA mediante un innovador proyecto de investigación.
Desde finales del siglo XIX, los observadores han buscado en los cielos polares nubes esquivas y de alto vuelo que brillan en la oscuridad. Estas nubes mesosféricas polares, PMC, o nubes noctilucentes, son enjambres tenues de cristales de hielo que se forman a finales de la primavera y el verano sobre los polos norte y sur.
Los observadores los ven mejor en las horas del crepúsculo, cuando el sol los ilumina desde más allá del horizonte contra un cielo oscuro. Más que un espectáculo bonito, también contienen pistas sobre lo que está sucediendo en la atmósfera de la Tierra.
La imagen superior es una fotografía en modo timelapse del lanzamiento del Super Soaker. Tres cohetes se lanzaron con la misión, dos usaron trazadores de vapor para rastrear el movimiento del viento y uno soltó un bote de agua para sembrar una nube mesosférica polar. El rayo láser verde visible en la parte superior izquierda es el rayo LIDAR utilizado para medir la nube artificial.
¿Qué son las nubes noctilucentes?
La nube noctulicente también conocida por nube polar mesosférica, se consigue ver sólo durante la noche y en ciertas zonas de la Tierra.
Se forma en la parte superior de la estratosfera, en altitudes entre 76 y 85 km., rozando los límites del espacio.
Esa zona de la atmósfera, donde prácticamente no hay vapor de agua (la cantidad de agua allí es millones de veces inferior a la presente en la composición del aire existente en el Sáhara) se trata de la parte más fría de la envolvente terrestre, pudiendo descender la temperatura hasta los –125 ºC.
Brillantes, nacaradas, azul eléctrico
Su aspecto es el de un velo de color azul eléctrico, tan finas que sólo resultan visibles en contraste con un cielo oscuro nocturno cuando el sol se ha puesto pero aún alcanza los confines superiores de la atmósfera.
Estas condiciones tan específicas se suelen dar solamente por encima de los 50 º de latitud, hacia ambos polos de la Tierra, en lugares como Escandinavia, Siberia o Escocia aunque se ha documentado su avistamiento en latitudes medias como Estados Unidos (en Washington y Oregon) y hasta en Turquía e Irán.
Incluso como os hemos comentado en alguna ocasión, este tipo de nubes han sido fotografiadas desde la Estación Espacial Internacional.
Su presencia ha aumentado en los últimos años
Según el estudio publicado en la revista Journal of Geophysical Research: Atmospheres para obtener estas conclusiones los científicos utilizaron los datos de temperatura obtenidos desde 2002 hasta 2011 por parte de la misión de la NASA Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics (TIMED) así como los obtenidos por la misión y los datos de vapor de agua de la misión Aura de la NASA desde 2005 hasta 2011.
Pistas sobre el estado de la atmósfera superior.
«Lo que ha atraído mucho interés en estas nubes es su sensibilidad: están ocurriendo justo al borde de la viabilidad en la atmósfera superior, donde es increíblemente seco e increíblemente frío», dijo Richard Collins, físico espacial de la Universidad de Alaska, Fairbanks y autor principal del artículo. «Son un indicador muy sensible de los cambios en la atmósfera superior: cambios en la temperatura y / o cambios en el vapor de agua».
Collins y sus colaboradores sospecharon que las PMC podrían estar asociadas con el enfriamiento en la atmósfera superior, y se propuso tratar de comprender la microfísica del proceso.
En un nuevo artículo publicado en el Journal of Geophysical Research, compartieron los resultados de la misión Super Soaker de la NASA. Un pequeño cohete suborbital lanzado en Alaska, que muestra que el vapor de agua en nuestra atmósfera superior puede bajar precipitadamente la temperatura circundante e iniciar uno de estos brillantes fenómenos.
Para probar esto, decidieron liberar una pequeña cantidad de agua y crear su propio PMC. Se lanzaron específicamente en un momento, enero en el Ártico, que generalmente es inhóspito para la formación de PMC, con la esperanza de que, no obstante, puedieran catalizar uno.
“Queríamos asegurarnos de evitar mezclar PMC creadas artificialmente y de origen natural”, dijo Irfan Azeem, físico espacial de Astra, LLC en Louisville, Colorado e investigador principal de la misión Super Soaker. «De esa forma, podríamos estar seguros de que cualquier PMC que observamos era atribuible al experimento Super Soaker».
El cohete Super Soaker se lanzó en las primeras horas de la mañana del 26 de enero de 2018, desde el campo de investigación de Poker Flat en Fairbanks, Alaska. Alcanzó una altitud de aproximadamente 53 millas cuando el equipo provocó la explosión de su bote de aproximadamente 485 libras de agua. Dieciocho segundos después, el rayo de un radar láser terrestre detectó el débil eco de un PMC.
Los investigadores conectaron esas medidas en un modelo que simulaba la producción de PMC. Querían saber cómo habría tenido que cambiar el aire donde se liberaba el agua para crear un PMC como el que observaron.
Nubes noctilucentes artificiales
«No tenemos mediciones directas de la temperatura de la nube, pero podemos inferir ese cambio de temperatura en función de lo que creemos que se requiere para que se forme la nube», dijo Collins.
El modelo mostró que debe haber ocurrido un enfriamiento significativo. «La única forma con la cantidad de agua presente de que pudiéramos obtener una forma de nube fue decir que en el cuerpo de la nube, hubo una caída de temperatura, alrededor de 45 grados Fahrenheit (25 grados Celsius) de temperatura». Los resultados sugirieron que la simple introducción de agua en la región condujo a una caída significativa de la temperatura local.
“Esta es la primera vez que alguien ha demostrado experimentalmente que la formación de PMC en la mesosfera está directamente relacionada con el enfriamiento por el propio vapor de agua”, dijo Azeem.
El documento continúa conectando los resultados con la realidad del tráfico espacial, ya que el vapor de agua es un subproducto común de los satélites y los lanzamientos de cohetes. En los días del transbordador espacial, por ejemplo, un solo lanzamiento era responsable de aproximadamente el 20% de la masa de hielo PMC observada en una temporada.
Pero más vapor de agua no significará que la temperatura baje sin límites, explica Collins. Los PMC actúan como un termostato. A medida que el vapor de agua se congela, se convierte en cristales de hielo. Pero esos cristales de hielo absorben el calor incluso mejor que el agua en forma de vapor. A medida que los cristales de hielo se calientan, eventualmente se subliman de nuevo a vapor y el ciclo se repite.
“Y entonces hay un yo-yo de ida y vuelta, que regula la temperatura del cambio producido por el vapor de agua inyectado”, dijo Collins.
Aún así, el aumento de vapor de agua afectará cómo y cuándo se forman las PMC. Para aquellos que buscan predecir la formación de PMC, realizar un seguimiento del vapor de agua tanto natural como inyectado por humanos será clave para el éxito.
«Depende de la cantidad de tráfico espacial, de lo que suceda si aumenta el contenido de vapor de agua», dijo Collins. «Si tuviéramos una gran cantidad de tráfico nuevo, entonces ya no estamos en un entorno natural y tendríamos que empezar a modelar esto».
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