Solen glittrar av atmosfäriska iskristaller (inringade i rött) i denna vy som fångats av NASA:s EPIC -instrument på NOAA:s DISCOVR -satellit. Upphovsman:NASA:s Goddard Space Flight Center
En miljon mil från jorden, en NASA -kamera fångar oväntade ljusglimtar som reflekterar från vår planet. Det hemåtvända instrumentet på NOAA:s Deep Space Climate Observatory, eller DSCOVR, lanserades 2015, fångade hundratals av dessa blixtar under ett års tid. Som ivriga observatörer från utanför NASA skrev i, ifrågasätter källan till dessa lampor, forskare dechiffrerade den lilla orsaken till de stora reflektionerna:hög höjd, horisontellt orienterade iskristaller.
NASA:s Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC) instrument ombord på DSCOVR tar nästan timmars bilder av den solbelysta planeten från dess plats mellan jorden och solen. Alexander Marshak, DSCOVR biträdande projektforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, först märkte ljusblixtar som ibland dyker upp över oceanerna när han tittade igenom den dagens EPIC -bilder.
Undersöker blixtarna, Marshak och hans kollegor fann att liknande reflektioner från vår ljusblå prick fångade astronomen Carl Sagans uppmärksamhet 1993. Sagan tittade på bilder tagna av rymdfarkosten Galileo, som startade 1989 för att studera Jupiter och dess månar. Under en om dess gravitationshjälp svänger runt jorden, Galileo vände sina instrument på denna planet och samlade in data. Sagan och hans kollegor använde det för att testa en nyckelfråga:Om rymdfarkoster kunde upptäcka livssignaturer på avstånd.
"Stora vidder av blått hav och uppenbara kustlinjer finns, och noggrann undersökning av bilderna visar en region med [spegelliknande] reflektion i havet men inte på land, "skrev de om glitterna.
Ljusglimtar som reflekteras från oceanerna - som de som Sagan refererar till - kan ha en enkel förklaring, Marshak sa:Solljus träffar en slät del av ett hav eller en sjö, och reflekterar direkt tillbaka till sensorn, som att ta en blixtbild i en spegel.
Men när forskarna tog ytterligare en titt på Galileo -bilderna, de såg något som Sagan och hans kollegor tydligen missade - ljusa ljusglimtar över land också. Och dessa blinkningar dök också upp i EPIC -bilderna. Som kontakten på webbplatsen som lägger ut alla EPIC -bilder, Marshak började få mejl från människor som är nyfikna på vad blixtarna var.
"Vi hittade också en hel del mycket ljusa blinkningar över land, "sa han." När jag först såg det tänkte jag att det kanske fanns lite vatten där, eller en sjö solen reflekteras av. Men glansen är ganska stor, så det var inte det. "
Istället, han och hans kollegor Tamas Varnai vid University of Maryland, Baltimore County, och Alexander Kostinski från Michigan Technological University, tänkt på vatten någon annanstans i jordsystemet:ispartiklar hög i atmosfären. Forskarna genomförde en rad experiment, beskrivs i en ny artikel publicerad i Geofysiska forskningsbrev , för att bekräfta orsaken till de avlägsna blixtarna.
Först, forskarna katalogiserade alla blivande solljusskenor över land i bilder från EPIC -kameran. Blinkarna visas i tre olika färger eftersom kameran tar det röda, gröna och blå bilder med flera minuters mellanrum. I alla, forskarna hittade 866 utbrott mellan DSCOVR:s lansering i juni 2015 och augusti 2016.
Forskarna resonerade att om dessa 866 blixtar orsakades av reflekterat solljus, de skulle vara begränsade till vissa platser på jordklotet - platser där vinkeln mellan solen och jorden är densamma som vinkeln mellan rymdfarkosten och jorden, så att rymdfarkosten kan ta upp det reflekterade ljuset. När de ritade platserna för glitterna med var dessa vinklar skulle matcha, med tanke på jordens lutning och rymdfarkostens placering, de två matchade.
Detta hjälpte till att bekräfta att det inte var något som blixtar orsakade blixtar, Marshak sa:"Lightning bryr sig inte om solen och EPIC:s läge." Forskarna ritade också in vinklar för att avgöra att ljuset reflekterades av ispartiklar som svävar i luften nästan horisontellt.
En annan funktion i EPIC -data hjälpte till att bekräfta att blixtarna var från hög höjd, inte bara vatten på marken. Två kanaler på instrumentet är utformade för att mäta molnhöjden, och när forskarna gick till data hittade de höga cirrusmoln, 3 till 5 miles (5 till 8 kilometer) där glitterna fanns.
"Källorna till blixtarna är definitivt inte på marken. Det är definitivt is, och sannolikt solreflektion från horisontellt orienterade partiklar, "Sa Marshak.
Att upptäcka glitter som detta från mycket längre bort än i det här fallet kan användas av andra rymdfarkoster för att studera exoplaneter, han sa. Som jordvetare, dock, Marshak undersöker nu hur vanliga dessa horisontella ispartiklar är, och om de är så vanliga att de har en mätbar inverkan på hur mycket solljus som passerar genom atmosfären. Om så är fallet, det är en funktion som kan införlivas i datormodeller av hur mycket värme som når och lämnar jorden.
DSCOVR -uppdraget är ett partnerskap mellan NASA, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) och US Air Force, med det primära målet att upprätthålla nationens realtidsövervakningskapacitet för solvind, som är avgörande för noggrannheten och ledtiden för rymdvädervarningar och prognoser från NOAA.