آیا ناسا نگاه ما به زمین را تغییر خواهد داد؟!

غزل زیاری: پرواز ماموریت PACE ناسا پایان یک دهه تلاش برای توسعه در این راستا است و نتایج این ماموریت به آغاز دوره جدیدی از علوم زمین کمک خواهد کرد.

جرمی وردل، دانشمند ماموریت ماهواره ای PACE، گفت: “این یک رویداد پیشگامانه است.” در طول 25 سال من در ناسا این اولین ماموریتی است که در آن احساس می‌کنم می‌توانم رشد کنم تا اینکه بدانم دقیقاً چه چیزی قرار است به دست آوریم. این نه تنها داده‌های جدید زیادی را ارائه می‌کند که در حال حاضر در اختیار نداریم، بلکه دریچه‌ای را برای بسیاری از اکتشافات جدید نیز باز خواهد کرد.»

تمپو معنی آن چیست؟

PACE در واقع مخفف کلمات پلانکتون، آئروسل، ابر و اکوسیستم است. همه اینها به دانشمندان ماموریت جدید این فرصت را می دهد تا جزئیات بیشتری نسبت به قبل بیاموزند. ذرات آلودگی و موجودات دریایی کوچک ممکن است به خودی خود هیجان انگیز نباشند، اما برای درک برخی از فرآیندها، مانند تغییرات آب و هوا، که بر شرایط فعلی سیاره تأثیر می گذارد، مهم و کلیدی خواهند بود.

سه ابزار جدید با فناوری پیشرفته دانشمندان را قادر می سازد تا چنین مشاهداتی را انجام دهند.

این ماهواره مجهز به دو قطب سنج است که در هنگام بازتاب اشیا یا ذرات موجود در هوا، خاصیت خاصی از نور خورشید را ارائه می دهد. این مشاهدات برای آشکار کردن خواص ویژه ذراتی که نور به آنها برخورد می کند مفید است و در مشاهده ابرها و ذرات معلق در جو مانند گرد و غبار، دود ناشی از آتش سوزی و آلودگی صنعتی مفید است.

به گفته کرک نوبلسپیس، دانشمند ناسا که یکی یکی از مدیران این پروژه است، اینها برخی از پیشرفته ترین پلاریمترهای دنیا هستند و هر دو ابزار چند زاویه ای هستند. به این معنی که آنها تصاویر را از دیدگاه های مختلف جمع آوری می کنند و کامل ترین تصاویر ممکن را از ابرها و ذرات بررسی شده ارائه می دهند.

در حال حاضر تنها تعداد کمی از ماهواره ها این قابلیت را دارند و ابزارهای ماموریت PACE تنها بخشی از ابزارهایی هستند که داده های عمومی را جمع آوری می کنند.

ابزار شاخص این ماموریت (تنها نمونه سفارشی ساخته شده در ناسا) Ocean Color Instrument است.OCI) یک طیف رادیومتر است که طول موج و دامنه نور ساطع شده را اندازه گیری می کند. به زبان ساده، این یک ابزار تشخیص رنگ است و این چیزی است که به خوبی انجام می دهد: OCI می تواند بیش از 200 دسته اطلاعات رنگی، از طیف UV گرفته تا نور مرئی تا مادون قرمز را تشخیص دهد.

این یک پیشرفت بزرگ نسبت به ماموریت های ماهواره ای قبلی است. زیرا در ماموریت های قبلی تنها چند طیف رنگی محدود آبی، سبز و قرمز مشاهده شد. این قابلیت جدید به دانشمندان این امکان را می دهد که بین جوامع مختلف پلانکتون در اقیانوس ها تمایز قائل شوند و به آنها بینش جدیدی در مورد اکوسیستم های دریایی بدهد.

آنتونیو مانینو، معاون دانشمند پروژه ماموریت اقیانوس ها، گفت: “با در دسترس بودن اطلاعات جامع، می توانیم رنگدانه هایی را مطالعه کنیم که قبلا قادر به انجام آنها نبودیم.” قیاسی که استفاده می کنیم این است که ما از یک کشور هستیم. جعبه جوهر 8 رنگ به جعبه جوهر 248 رنگ.

ابرها و اسرار آب و هوا

مشاهدات دقیق تر از اقیانوس ها و جو شامل تحقیقات مختلفی می شود که شامل بررسی موضوعاتی از شکوفه های جلبک های سمی گرفته تا کیفیت هوا و همچنین ارتباط بین ابرها و گرم شدن کره زمین می شود.

جوامع پلانکتون در آب دریا شاخص اصلی سلامت اقیانوس ها هستند. این موجودات کوچک در واقع سنگ بنای شبکه غذایی دریایی هستند. وقتی دانشمندان بدانند که چه گونه‌هایی در قسمت خاصی از اقیانوس زندگی می‌کنند، می‌توانند میزان اکسیژن آب را پیش‌بینی کنند و بفهمند چه گونه‌هایی از ماهی‌ها وجود دارد. آنها پرسه می زنند و جمعیت آنها به چه ترتیبی هستند. این اطلاعات ارزشمندی برای صنعت ماهیگیری است.

مشاهدات جدید همچنین پتانسیل هشدار در مورد شکوفایی جلبک های سمی را خواهد داشت که علاوه بر صنعت ماهیگیری و دیگر جانداران دریایی به جوامع انسانی ساحلی آسیب می رساند. جامعه پلانکتون به دانشمندان کمک می کند تا اندازه اقیانوس ها را تخمین بزنند دی آنها دی اکسید کربن را از جو جذب می کنند. این اطلاعات ارزشمند در پیش بینی میزان گرم شدن کره زمین در سال های آینده بسیار موثر خواهد بود.

در عین حال، PACE به محققان این امکان را می دهد که ذرات معلق در هوا و ابرها را در جو بهتر مشاهده کنند و به برخی از بزرگترین تردیدهای دانشمندان آب و هوا پاسخ دهند.

مارک زلینکا، دانشمند اتمسفر در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور که در این پروژه مشارکت ندارد، گفت: “دو عدم قطعیت عمده وجود دارد که ما را در مورد آینده آب و هوا سردرگم می کند.” یکی یکی از آنها انسان و دیگری ابر است.

انواع مختلف ابرها بسته به ویژگی های فیزیکی خود مانند اندازه، تعداد و ترکیب قطرات آب می توانند هوا را خنک یا گرم کنند. درک چگونگی شکل گیری و حرکت ابرها با گرم شدن زمین، گام مهمی در جهت پیش بینی دقیق تغییرات آب و هوایی است.

ذرات معلق در هوا نیز ارتباط نزدیکی با تحقیقات ابر دارند. ابرها زمانی تشکیل می شوند که قطرات آب در اطراف ذرات ریز هوا متراکم شوند. باید در نظر داشت که انواع ذرات موجود در هوا بر اندازه و فرکانس قطرات آب تأثیر می گذارد و خواص فیزیکی ابرها را تغییر می دهد. اما دانشمندان هنوز سوالات زیادی در مورد نحوه عملکرد این فرآیند فیزیکی دارند.

زلینکا گفت: «هنوز مشخص نیست که ذرات موجود در هوا چگونه و با چه روش‌هایی بر ابرها تأثیر می‌گذارند.» و در ادامه خاطرنشان کرد که نقش مهم رصد ماهواره‌ای در اینجا مشخص می‌شود. داده های بیشتر به دانشمندان کمک می کند تا این فرآیندها را بهتر درک کنند و آنها از این داده ها در مدل های پیش بینی آب و هوای آینده برای زمین استفاده خواهند کرد.

Knobelspace گفت: “ما توانایی ایجاد یک سیاره در آزمایشگاه را نداریم.” تنها آزمایشگاه ما خود زمین است، اما ما نمی‌توانیم در هر زمانی همه جای زمین را ببینیم. بنابراین مشاهدات جامع و کامل از زمین به ما کمک می‌کند تا مدل‌های خود را بهتر درک کرده و بهبود دهیم و این در پیش‌بینی رویدادهای آینده بسیار مؤثر و مفید خواهد بود.»

مشاهدات تمپو تصویر بهتری از آلودگی و کیفیت هوا در سراسر جهان ارائه می دهد. این اطلاعات مهمی برای مشاهدات دانشمندان و سیاستگذارانی است که می خواهند وضعیت سلامت انسان را بهبود بخشند.

وردل همچنین خاطرنشان کرد که هر سه ابزار و مشاهدات آنها به دانشمندان کمک می کند تا رابطه صمیمانه بین جو زمین و اقیانوس های آن را درک کنند. وی ادامه داد: سهم ما در اینجا از نظر شرایط آب و هوایی جامع در کنار درک بهتر تعامل ذرات موجود در هوا، اقیانوس‌ها و ابرها است و هم‌اکنون بینشی برای درک مؤثر نقش‌های مختلف آنها در گرم کردن جو و به عنوان یک در نتیجه ما اقیانوس های گرم شدنی خواهیم داشت.

استاندارد طلا

به گفته وردل، دانشمندان ناسا برای اولین بار حدود 20 سال پیش به پروژه PACE فکر کردند. ایده آنها توسعه مأموریتی بود که مکمل دیگر ابتکارات ماهواره‌ای رصد زمین ناسا، از جمله برنامه بلندمدت Landset، پروژه مشاهده اقیانوس SeaWiFS، و ماموریت Aqua، که بر چرخه آب زمین متمرکز بود، باشد.

به گفته وردل، ناسا پس از یک دهه تفکر، برنامه ریزی و انتشار گزارش های مختلف در مورد سیستم های جدید بالقوه، رسماً در دسامبر 2014 پروژه را سبز کرد. از آن زمان، تیم های مختلف پروژه به طور کامل مشخصات فنی ماموریت، تأثیر آن بر تحقیقات علمی و در عین حال ارزش آن برای جوامع عادی بشری، از جمله برنامه های کاربردی در شیلات و نظارت بر کیفیت هوا را تعریف کرده اند..

البته این پروژه چالش های خاص خود را دارد. طولانی ترین تعطیلی دولت در تاریخ ایالات متحده (یک تعطیلی کامل 34 روزه از دسامبر 2018 تا ژانویه 2019) منجر به مرخصی موقت بسیاری از کارمندان ناسا شد. پس از آن، شیوع بیماری همه گیر کووید-19 منجر به تاخیرهای متعدد در برنامه پرتاب شد، به این معنی که پرتاب در ابتدا برای پاییز 2022 برنامه ریزی شده بود چند ماه به تعویق افتاد.

اما به گفته وردل، خاطرات خوبی هم وجود داشت. در 14 نوامبر 2023، فضاپیمای PACE از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند به مرکز فضایی کندی در فلوریدا حرکت کرد تا فاز جدیدی از پروژه را در مریلند آغاز کند. یک فضای آهسته در فلوریدا منتقل شد تا این پروژه به این پروژه منتقل شود. مرحله جدیدی رخ می دهد

وردل ادامه داد: «بار کردن آن در کامیون و تماشای رسیدن آن به مرکز جدید شگفت‌انگیز بود.

پس از قرار گرفتن در مدار، ماهواره بلافاصله شروع به جمع آوری داده ها می کند. با این حال، ممکن است یک تا دو ماه طول بکشد تا آزمایش های لازم برای اطمینان از اینکه همه چیز به درستی کار می کند، تکمیل شود.

وردل گفت: «در پایان شصت روز، دریچه‌های سیل باز خواهند شد. به گفته وی، تمرکز این ماموریت بر روی کمک ناسا به علم زمین و آب و هوا خواهد بود. او ادامه داد: «مأموریتی مانند این قبلاً انجام نشده است.» این یک بررسی ترکیبی از دریا و آسمان است و تحقیقاتی است که هیچ نهاد دیگری در ایالات متحده یا هیچ کشور دیگری روی آن کار نمی کند. به نظر من، این مطالعه استاندارد طلایی دلیل وجود علم زمین ناسا خواهد بود.

منبع: علمی آمریکایی

227227