Neka od istih svojstava svetlosti i optike koja čine nebo plavim i izazivaju duge takođe mogu pomoći naučnicima da otkriju misterije o formiranju oblaka i efektima sitnih čestica u našem vazduhu.
NASA-ina predstojeća misija PACE će ponuditi važne uvide u vazdušne čestice morske soli, dima, zagađivača koje je napravio čovek i prašine – koje se zajednički nazivaju aerosoli – posmatranjem njihove interakcije sa svetlošću. Sa PACE podacima, naučnici će dati bolje odgovore na ključna pitanja kao što su kako aerosoli utiču na formiranje oblaka ili kako se oblaci leda i tečni oblaci razlikuju. Razumevanje prirode čestica i oblaka u vazduhu je ključno za dešifrovanje kako se klima i kvalitet vazduha menjaju.
Dva instrumenta u NASA-inoj predstojećoj misiji PACE će posmatrati aerosole i oblake — A i C u ime satelita Plankton, Aerosol, Oblak, okean Ekosistem. Nakon lansiranja početkom 2024. godine, misija PACE će skenirati Zemlju i prikupiti podatke o hemijskom sastavu, kretanju i interakciji aerosola i oblaka korišćenjem dva najsavremenija polarimetra — instrumenata koji mere svojstva svetlosti.
Postoje karakteristike svetlosti koje možemo da vidimo našim očima, kao što je boja. Druge karakteristike su nevidljive ljudskom oku, poput onoga što naučnici nazivaju polarizacijom.
„Polarizacija je nešto za šta nemamo intuitivni osećaj jer je naše oči ne vide“, rekao je Kirk Knobelspise, vođa polarimetrije za misiju PACE u NASA-inom centru za svemirske letove Godard u Grinbeltu, Merilend. „Kada biste videli svet kroz oči koje bi mogle da vide polarizaciju, kao što naši senzori mogu, videli biste duge svuda.
Svetlost koja napušta Sunce kreće se u svim različitim pravcima poput talasa – to se zove nepolarizovana svetlost, rekao je Brajan Kerns, zamenik naučnika projekta za PACE. Međutim, kada stupi u interakciju sa nečim poput oblaka ili aerosolne čestice, svetlost može oscilirati više u jednom pravcu nego u drugim: sada je polarizovana svetlost. Ova neobičnost ponašanja svetlosti može pomoći naučnicima da saznaju više o karakteristikama i interakcijama aerosola i kapljica vode na nebu.
Polarimetri mere ugao pod kojim je svetlost polarizovana, što otkriva specifične karakteristike onoga od čega se svetlost odbijala. Pomoću ovih instrumenata naučnici mogu spojiti veličinu, sastav, obilje i druge osobine čestica u atmosferi.
Dva polarimetra na PACE-u — HARP2 i SPEKSone — čine odličan par zbog komplementarnih razlika u onome što mere. HARP2, izgrađen na Univerzitetu Merilend, okrug Baltimor, posmatraće četiri talasne dužine svetlosti iz do 60 različitih uglova. SPEKSone, napravljen u Holandskom institutu za svemirska istraživanja (SRON) i Airbus Netherlands B.V., će zaviriti u uži pojas, koristeći pet uglova gledanja, ali gledajući svetlost u hiperspektralnoj rezoluciji – pun spektar boja u duginim bojama. Zajedno, polarimetri će ponuditi sliku Zemljine atmosfere sa neviđenim detaljima.
Naučnici su decenijama posmatrali aerosole iz svemira, iako zajednica nije imala podatke o polarimetriji deceniju, primetio je Oto Hasekamp, viši naučnik u SRON-u. PACE će obezbediti polarimetarske podatke sa više tačaka i, zbog tehnološkog napretka u instrumentima, podaci će biti boljeg kvaliteta nego ikada ranije.
„Uzbudljivo je videti kulminaciju aktivnog rada na modelima instrumenata i prototipovima“, rekao je Jeroen Rietjens, naučnik za instrumente u SRON-u, „a onda konačno videti kako to završava na pravom satelitu“.
Nakon što PACE bude lansiran početkom 2024. godine, satelit će skenirati Zemlju svaka dva dana, prikupljajući ogromne količine podataka o hemijskom sastavu, kretanju i interakciji aerosola i oblaka.
„Želimo da izmerimo svojstva aerosola jer aerosoli utiču na klimu“, rekao je Hasekamp. Oni reflektuju svetlost nazad u svemir i takođe mogu da je apsorbuju, što igra ulogu u tome koliko sunčeve energije dospe do površine Zemlje. Aerosoli takođe utiču na formiranje oblaka i svojstva, ali detalji ovih odnosa naučnicima nisu u potpunosti poznati. Podaci koje PACE prikuplja pomoći će da se razjasne neke od ovih nepoznanica.
Novi podaci polarimetrije će takođe ponuditi uvid u realnom vremenu o zagađenju vazduha. „PACE merenja ne samo da će odgovoriti na fundamentalna naučna pitanja, već će i poboljšati kvalitet života ljudi“, rekla je Marsela Lorija-Salazar, docent na Školi meteorologije na Univerzitetu Oklahoma i rani usvojilac PACE-a. Program PACE Earli Adopters promoviše integraciju podataka PACE-a u praktične primene nauke.
Lorija-Salazar je posebno zainteresovana za to kako se aerosoli menjaju tokom vremena i sa lokacijom, sa dodatnim naglaskom na nadmorskoj visini aerosola iznad sredine Sjedinjenih Država. Tamo će PACE omogućiti naučnicima da identifikuju aerosole, dok će istovremeno dešifrovati šta oni znače za kvalitet vazduha.
Merenja sa polarimetara PACE-a će takođe pomoći da se poboljša naše razumevanje klime na Zemlji. Dodavanjem atmosferskih podataka PACE u modele, naučnici će moći da zamene procene koje se sada koriste za popunjavanje praznina u podacima u tim modelima podacima iz trenutnih merenja.
„Nadam se da ću pomoći u prikupljanju podataka koji će smanjiti nesigurnost modela i pomoći nam da napravimo bolja predviđanja o tome kako očekujemo da će se naša klima odvijati u narednim decenijama i vekovima“, rekao je Knobelspiesse.
