Ett par CubeSats kommer att undersöka en lite studerad del av den strålningsenergi som sänds ut av den arktiska miljön för ledtrådar till varför regionen värms upp snabbare än resten av jorden. Denna sammansatta satellitbild visar vidderna av arktisk havsis (mitten) och Grönlandsisen (nedre till höger). Kredit:NASA
Varför värms Arktis upp snabbare än resten av planeten? Värmer eller kyler mineraldamm atmosfären? NASA har valt ut två nya, kreativa forskningsförslag för att utveckla små, rymdbaserade instrument som kommer att ta itu med dessa grundläggande frågor om vår hemplanet och dess miljö. NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, är en nyckelaktör på båda instrumenten.
Polar Radiant Energy in the Far Infrared Experiment (PREFIRE) kommer att flyga ett par små CubeSat-satelliter för att undersöka en lite studerad del av strålningsenergin som sänds ut av jorden efter ledtrådar om Arktisk uppvärmning, havsis förlust och istäckssmältning. Tristan L'Ecuyer vid University of Wisconsin, Madison, är huvudutredare.
Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) kommer att använda en sensor monterad på utsidan av den internationella rymdstationen för att fastställa mineralsammansättningen av naturliga källor som producerar dammaerosoler runt om i världen. Genom att i detalj mäta vilka mineraler som utgör dammet, EMIT kommer att hjälpa till att svara på den väsentliga frågan om denna typ av aerosol värmer eller kyler atmosfären. Robert Green från JPL är huvudutredare.
Dessa två instrument valdes ut konkurrenskraftigt bland 14 förslag som övervägdes under NASA:s fjärde Earth Venture Instrument-möjlighet. Earth Venture-undersökningar är små, riktade vetenskapliga undersökningar som kompletterar NASA:s större uppdrag. National Research Council rekommenderade 2007 att NASA skulle genomföra denna typ av regelbundet efterfrågade, vetenskapsbaserad, snabbt vändningsprojekt. Rådets nyligen släppta decadalundersökning rekommenderade att programmet skulle fortsätta.
"PREFIRE och EMIT använder innovativa teknologier som först utvecklades av NASA för planetariska uppdrag för att ta itu med viktiga, långvariga frågor om jorden, sa Michael Freilich, direktör för geovetenskapsavdelningen vid NASA:s högkvarter i Washington.
Arktis hjälper till att reglera jordens totala temperatur genom att stråla tillbaka ut i rymden mycket av överskottsenergin från solen som absorberas på lägre breddgrader. Nuvarande satellitinstrument upptäcker inte alla våglängder för denna energi som strålar ut från vår planet. PREFIRE kommer att fylla i det aktuella datagapet vid långt infraröda våglängder, samla in information som kommer att hjälpa forskare att diagnostisera effekten av denna utgående strålning på den arktiska regionens energibalans.
En sensor monterad på den internationella rymdstationen kommer att bestämma mineralsammansättningen av naturliga källor som producerar dammaerosoler runt om i världen för att avgöra om denna typ av aerosol värmer eller kyler atmosfären. Den här bilden visar en dammplym som blåser från Saharaöknen. Kredit:NASA
PREFIRE kommer att flyga miniatyriserade termiska infraröda spektrometrar på två CubeSat-satelliter, var och en ungefär lika stor som en limpa. Sensorerna är baserade på teknik som tidigare flögs på Mars Climate Sounder, ett instrument på NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter. CubeSats kommer att kretsa runt jordens poler för att mäta långt infraröda utsläpp och hur de förändras under dagen och över årstider. Observationerna kommer att göra det möjligt för forskare att bedöma hur förändringar i termiska infraröda utsläpp på toppen av jordens atmosfär är relaterade till förändringar i molntäcke och ytförhållanden under, som mängden havsis och smältvatten på isytan.
PREFIRE-teamet samlar expertis inom fjärranalys, Jordsystemsmodellering och arktisk is. JPL och Space Dynamics Laboratory of North Logan, Utah, är uppdragspartners. JPL ansvarar för projektledning och bygger och levererar instrumentet. Brian Drouin från JPL är biträdande huvudutredare, medan JPL:s Brian Kahn och Nicole-Jeanne Schlegel är medutredare.
Sammansättningen av luftburna dammpartiklar är i stort sett okänd, men det är en kritisk faktor för att avgöra om mineralbaserat damm har en kylande eller värmande effekt på atmosfären. Forskare har för närvarande inte en global inventering av de naturliga mineralkällorna för damm, och som ett resultat av damms globala inverkan på vädret, Atmosfärisk cirkulation och andra aspekter av jordens miljö är inte väl etablerade.
EMITs hyperspektrala instrument kommer att mäta de olika våglängderna av ljus som emitteras av mineraler på ytan av öknar och andra dammkällor för att bestämma deras sammansättning. EMIT-sensorn är delvis baserad på NASA:s Moon Mineralogy Mapper-instrument ombord på den indiska rymdforskningsorganisationens rymdfarkost Chandrayaan-1.
EMIT-teamet samlar bred expertis som täcker mineralmätningar, markvetenskap, fjärranalys av ytegenskaper och jordsystemmodellering. Projektets modelleringskomponent kommer att använda insamlade data för att förbättra vår förståelse av atmosfäriskt stofts roll i jordens klimat och bättre förutsäga hur det kan förväntas förändras i framtiden.
Earth Venture-uppdrag ger ett innovativt tillvägagångssätt för att ta itu med geovetenskaplig forskning med regelbundna möjligheter att tillgodose nya vetenskapliga prioriteringar. Uppdragen hanteras av NASA:s Earth System Science Pathfinder-program, ligger vid NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia, för myndighetens direktorat för vetenskapsuppdrag.
De första Earth Venture-instrumenten på väg till rymden förbereder sig för uppskjutning under nästa år. Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) och ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) kommer att mäta fördelningarna, baldakinhöjder och förändringar i global vegetation från rymdstationen, ge insikter i hur skogar och ekosystem påverkas av förändringar i vattentillgång och andra miljö- och mänskliga faktorer.
