Noctilucent moln dök upp på himlen ovanför Edmonton, Alberta, i Kanada den 2 juli 2011. Kredit:NASA/Dave Hughes
Nära jordens norra och sydliga poler skimrar ofta striga, skimrande moln högt på sommarhimlen runt skymning och gryning. Dessa nattlysande, eller nattlysande, moln syns ibland även längre från polerna, med en hastighet som varierar dramatiskt från år till år. Enligt en ny studie som använder NASA:s Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM)-satellit, som hanteras av Explorers Program Office vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, är morgonraketuppskjutningar delvis ansvariga för uppkomsten av den lägre- latitud moln.
"Rymdtrafik spelar en viktig roll i bildandet och variationen av dessa moln", säger Michael Stevens från Naval Research Laboratory, huvudförfattare till en artikel som rapporterar resultaten i tidskriften Earth and Space Science . Detta är ett viktigt fynd då forskare försöker förstå huruvida ökningar av nattlysande moln är kopplade till klimatförändringar, mänskliga relaterade aktiviteter eller möjligen båda.
Först dokumenterades i slutet av 1800-talet, nattlysande moln är de högsta molnen i vår atmosfär. Medan regnmoln vanligtvis inte stiger mer än 10 miles (16 kilometer) över jordens yta, flyter nattlysande moln cirka 50 miles (80 kilometer) högt i ett lager av atmosfären som kallas mesosfären. (På grund av detta är de också kända som mesosfäriska moln.) De lyser på natten eftersom de är så högt uppe att solljus kan nå dem även efter att solen har gått ner för observatörer på marken. Dessa högtflygande moln bildas när vatten-iskristaller kondenserar på partiklar av meteoritisk rök – små bitar av skräp från meteorer som har brunnit upp i vår atmosfär.
Noctilucenta moln förekommer oftast på höga breddgrader, nära jordens poler (där de också är kända som polära mesosfäriska moln), men de dyker ibland upp längre från polerna, under 60 graders latitud. Mellan 56 och 60 grader nordlig latitud (ovanför områden som södra Alaska, centrala Kanada, norra Europa, södra Skandinavien och södra centrala Ryssland), till exempel, kan frekvensen av dessa moln variera med en faktor 10 från ett år till nästa.
Denna Delta II-raketuppskjutning från Vandenberg Air Force Base i Kalifornien lyfte NASA:s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2)-satellit i omloppsbana tidigt på morgonen den 2 juli 2011. Det är en av de 47 uppskjutningarna som ingår i en nyligen genomförd studie som jämförde frekvensen av morgonlanseringar till frekvensen av nattlysande moln på mitten av latituden. Kredit:NASA/Bill Ingalls
Tidigare studier har visat att vattenånga som släpps ut i atmosfären vid uppskjutningar av rymdfärjor kan orsaka en ökning av nattlysande moln nära polerna. "Förekomsten av nattlysande moln på medelstora breddgrader har dock varit täckt av mystik och den underliggande orsaken omtvistad," sa Stevens. Den sista rymdfärjan lanserades 2011, men andra raketer har transporterat satelliter och människor ut i rymden sedan dess och tillfört vattenånga till atmosfären. "Denna studie visar att rymdtrafiken, även efter att rymdfärjors uppskjutningar avbröts, kontrollerar variationen år till år för nattlysande moln på mitten av latituden", avslutade Stevens.
Stevens och hans team studerade observationer av nattlysande moln tagna av instrumentet Cloud Imaging and Particle Size (CIPS) på NASA:s AIM-satellit, som lanserades 2007 för att undersöka varför nattlysande moln bildas och varierar över tiden.
Teamet jämförde AIMs observationer med tidpunkten för raketuppskjutningar söder om 60 grader nordlig latitud. Analysen avslöjade ett starkt samband mellan antalet uppskjutningar som skedde mellan klockan 23.00. och 10 på morgonen lokal tid och frekvensen av nattlucenta moln på mitten av latituden observerade mellan 56 och 60 grader nordlig latitud. Med andra ord, ju fler morgonsändningar det var, desto fler nattlysande moln på mitten av latituden dök upp.
Forskarna analyserade också vindar strax ovanför nattlysande moln och upptäckte att vindarna i norrgående riktning var starkast under dessa morgonuppskjutningar. Detta tyder på att vindar lätt kan föra avgaserna från morgonraketuppskjutningar på lägre breddgrader, som från Florida eller södra Kalifornien, mot polerna. Där förvandlas raketavgaserna till iskristaller och faller ner för att bilda moln.
Dessa grafer jämför antalet raketer som skjuts upp varje år (gröna prickar) med frekvensen av nattlysande moln (orange prickar) som observeras mellan 56 och 60 grader nordlig latitud varje juli från 2007 och 2021 av instrumentet Cloud Imaging and Particle Size (CIPS) på satelliten Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM). (CIPS samlade inte in molndata under 2017 på grund av driftsproblem.) Den översta grafen inkluderar raketuppskjutningar över hela världen under hela dagen och visar lite korrelation med frekvensen av nattlysande moln. Den nedre grafen visar dock en starkare korrelation när endast morgonuppskjutningar (mellan 23.00 och 10.00 lokal tid) söder om 60 grader nordlig latitud beaktas. (Klicka på bilden för att expandera.) Kredit:NASA/Michael Stevens (Naval Research Laboratory) et al.
Dessutom avslöjade observationerna ingen generell uppåt- eller nedåtgående trend i frekvensen av nattlucenta moln på mitten av latituden under studiens varaktighet, inte heller någon korrelation mellan deras frekvens och den 11-åriga solcykeln, vilket indikerar att förändringar i solstrålningen inte är vilket gör att molnen varierar från ett år till ett annat.
"Förändringar i antalet nattlysande moln på mitten av breddgraderna korrelerar med morgonraketuppskjutningar, i överensstämmelse med transporten av avgaser genom atmosfäriska tidvatten," avslutade Stevens.
"Denna forskning, som relaterar förändringar i mesosfäriska molnfrekvens till raketuppskjutningar, hjälper oss att bättre förstå de observerade långsiktiga förändringarna i förekomsten av dessa moln", säger NASA Heliophysics Program Scientist John McCormack vid byråns huvudkontor i Washington, som bidrog till studien.
När atmosfären nära jordens yta värms upp svalnar mesosfären och mer vattenånga hamnar i den övre atmosfären. Båda effekterna kan göra det lättare för vattenkristaller att kondensera och att nattlysande moln bildas. AIMs observationer, tillsammans med ansträngningar att modellera molnbildningsprocesserna under förändrade atmosfäriska förhållanden, hjälper forskare att förstå hur mycket förändringar i nattlysande moln naturligt induceras och hur mycket som påverkas av mänskliga aktiviteter. + Utforska vidare
