Forskare har vetat en tid att jordens atmosfär förlorar flera hundra ton syre varje dag. De förstår hur denna syreförlust sker på jordens nattsida, men de är inte säkra på hur det händer på dagen. De vet dock en sak; de händer under auroror.

Enligt ett pressmeddelande från NASA:s jordobservatorium, inga två syreutflödeshändelser är exakt desamma, vilket gör att förstå dem till en utmaning. De kallar händelserna "gasfontän" som flyr jorden under auroralaktivitet, och Earth Observatory har ett uppdrag för att förstå dem.

Uppdraget är en del av NASA:s Earth Observatory-program som heter VISIONS-2 (Visualizing Ion Outflow via Neutral Atom Sensing-2), och det kräver vissa villkor. Det ligger i Ny Ålesund, Svalbard, Norge av goda skäl. Det är den nordligaste året runt civila bosättningen i världen. Den har en isfri hamn året runt, och en modern raketuppskjutningsanläggning. Det finns inte heller någon sol på vinternatten här för att störa aurororna.

Men det finns något annat som gör detta till den perfekta inställningen för VISIONS-2-uppdraget. Varje morgon, Ny Ålesund passerar under en svag punkt i jordens magnetiska bubbla. Den svaga punkten är som en tratt som leder den hårda solvinden in i vår övre atmosfär. Det orsakar auroralskärmar, och kokar ut vår atmosfärs gaser ut i rymdens vakuum i en auroral fontän.

Nyligen, forskare med VISIONS-2 lanserade två raketer för att undersöka syreförlust under auroror. Ljudande raketer är små, riktade raketer som kan skjutas upp snabbt. I detta fall, de två raketerna laddades med kameror och andra instrument, och förberedd för lansering.

Lanseringsteamet måste vara mycket tålamod. Men självklart, de har teknik på sin sida. De behöver inte vänta tills de ser norrsken, de har avancerat meddelande om en aurora tack vare Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) satellit.

DSCOVR är NOAA:s solvindobservatorium. Den sitter ute vid LaGrange-punkten mellan jorden och solen och berättar för VISIONS-2-teamet när solvinden är tillräckligt kraftfull och inriktad på rätt sätt att orsaka auroror. I bästa fall, laget får ungefär en timmes varning.

Även med avancerad varning, laget är försiktigt. Om solvinden visar sig vara för svag, då har de slösat bort lanseringen. Om markbundna vindförhållanden i jordens atmosfär är för starka, det är också ett problem. Raketerna är ostyrda, så de måste orienteras före lanseringen för att ta hänsyn till vindarna. Lyckligtvis, teamet har ett annat verktyg till sitt förfogande, väderballonger lanseras var 30:e minut, efter behov, för att testa vinden.

Raketerna iscensattes i Ny-Ålesund, Svalbard (Norge), och forskarna väntade på en aurora innan de lanserade paret. Den 7 december, 2018, forskarna sköt upp de två raketerna under en aurora. Bilden nedan är en lång exponering av raketerna, som fångar båda lanseringarna trots att de inträffade med ett par minuters mellanrum.

Uppdraget använde ett par raketer så att de kunde använda en blandning av olika instrument i varje. Vissa instrument krävde en snurrande plattform och andra inte. Ett par raketer som lanserades med ett par minuter mellan dem tillät också liknande instrument att ta mätningar över tiden. Bilden ovan visar de första etappernas antändningar och utbrändhet av de två raketerna, när de skickades på sitt uppdrag att studera syreförlust i jordens atmosfär.

"Vi hade en fantastisk upplevelse att bygga dessa mycket komplexa och kapabla nyttolaster, integrera och testa dem på Wallops, sedan föra dem till fältet, "sa Doug Rowland, huvudutredare för uppdraget och en rymdfysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center. "Lanseringen var ett mycket känslosamt ögonblick, ännu mer när vi såg att alla instrument hade fungerat bra och de vetenskapliga förutsättningarna var bra. "

Efter lanseringen, det är tio minuter för raketen att göra sitt jobb i den atmosfäriska fontänen. Neutrala atombildkameror bygger en bild av fontänen inifrån och utifrån. Aurakameran dokumenterar själva norrskenet, dess temperatur, intensitet, och höjd. Om allt går bra, forskargruppen belönas med en 'vägg av vetenskap'.

Lanseringen den 7 december verkar ha varit framgångsrik. En tidig titt på data visar att instrumenten fungerade korrekt och returnerade avsedda data. "Jag tror att vi såg den" atmosfäriska fontänen, "sa Rowland. Uppgifterna behöver fortfarande analyseras och skalas, "men vi kan ha bevis på det från flera perspektiv."

Jorden, självklart, är en dynamik, levande, aktiv planet. Det händer mycket här. VISIONS-2-projektet är inte bara utformat för att hjälpa oss att förstå vår egen planet bättre, men också andra planeter. Vilka planeter är beboeliga? Varför är några så öde? Hur gjorde en planet som Mars, som en gång hade en atmosfär, förlora det?

Jordens atmosfär kommer inte vara borta snart. Inte förrän solen blir röd jätte på cirka 5 miljarder år, i alla fall. Vid den avlägsna tidpunkten, den expanderande solen kommer att koka bort vår atmosfär som ingenting. Då är vi klara.

Mängden syre (och väte) som förloras från jordens atmosfär under dessa auroror är liten. Flera hundra ton varje dag kan låta som mycket, men det är det inte. Hur som helst, fotosyntes hjälper till att återställa syre. Det är fortfarande en viktig pusselbit för att förstå hur saker fungerar, fastän, och vad detaljerna är i förhållandet mellan jorden och dess stjärna.