Wetenschappers weten al enige tijd dat de atmosfeer van de aarde elke dag honderden tonnen zuurstof verliest. Ze begrijpen hoe dit zuurstofverlies plaatsvindt aan de nachtzijde van de aarde, maar ze weten niet zeker hoe het aan de dagzijde gebeurt. Eén ding weten ze echter wel; ze gebeuren tijdens aurora's.

Volgens een persbericht van NASA's Earth Observatory, geen twee zuurstofuitstroomgebeurtenissen zijn precies hetzelfde, waardoor het een uitdaging is om ze te begrijpen. Ze noemen de gebeurtenissen 'gasbronnen' die ontsnappen aan de aarde tijdens poollichtactiviteit, en het Earth Observatory heeft een missie om ze te begrijpen.

De missie maakt deel uit van het NASA's Earth Observatory-programma genaamd VISIONS-2 (Visualizing Ion Outflow via Neutral Atom Sensing-2), en het vereist bepaalde voorwaarden. Het speelt zich af in Ny Alesund, Spitsbergen, Noorwegen met een goede reden. Het is de meest noordelijke civiele nederzetting ter wereld die het hele jaar door geopend is. Het heeft het hele jaar door een ijsvrije haven, en een moderne raketlanceringsfaciliteit. Er is hier ook geen zon in de winternacht om het bestuderen van de aurora's te verstoren.

Maar er is nog iets dat dit de perfecte setting maakt voor de VISIONS-2-missie. Elke ochtend, Ny Alesund passeert onder een zwak punt in de magnetische bel van de aarde. Het zwakke punt is als een trechter die de felle zonnewind naar onze bovenste atmosfeer leidt. Dat veroorzaakt poollicht, en kookt de gassen van onze atmosfeer in het vacuüm van de ruimte in een poollichtfontein.

Onlangs, onderzoekers met VISIONS-2 lanceerden twee sondeerraketten om zuurstofverlies tijdens poollicht te onderzoeken. Klinkende raketten zijn klein, gerichte raketten die snel kunnen worden gelanceerd. In dit geval, de twee raketten waren geladen met camera's en andere instrumenten, en klaargemaakt voor lancering.

Het lanceerteam moet veel geduld hebben. Maar natuurlijk, ze hebben de technologie aan hun kant. Ze hoeven niet te wachten tot ze de aurora zien, dankzij de Deep Space Climate Observatory (DSCOVR)-satelliet hebben ze vervroegd een poollicht waargenomen.

DSCOVR is het zonnewindobservatorium van de NOAA. Het bevindt zich op het LaGrange-punt tussen de aarde en de zon en vertelt het VISIONS-2-team wanneer de zonnewind krachtig genoeg is en op de juiste manier is georiënteerd om aurora's te veroorzaken. Op zijn best, het team krijgt ongeveer een uur waarschuwing.

Zelfs met geavanceerde waarschuwing, het team is voorzichtig. Als de zonnewind te zwak blijkt, dan hebben ze de lancering verspild. Als de aardse windomstandigheden in de atmosfeer van de aarde te sterk zijn, dat is ook een probleem. De raketten zijn ongeleid, dus ze moeten vóór de lancering worden georiënteerd om rekening te houden met wind. Gelukkig, het team heeft een ander instrument tot hun beschikking, weerballonnen gelanceerd om de 30 minuten, indien nodig, om de wind te testen.

De raketten werden opgevoerd in Ny-Ålesund, Spitsbergen (Noorwegen), en de onderzoekers wachtten op een aurora voordat ze het paar lanceerden. Op 7 dec, 2018, de onderzoekers lanceerden de twee raketten tijdens een aurora. De foto hieronder is een lange belichting van de raketten, die beide lanceringen vastlegt, ook al vonden ze een paar minuten na elkaar plaats.

De missie gebruikte een paar raketten, zodat ze in elk een mix van verschillende instrumenten konden gebruiken. Voor sommige instrumenten was een draaiend platform nodig, voor andere niet. Een paar raketten die met een paar minuten tussen hen werden gelanceerd, lieten ook soortgelijke instrumenten toe om na verloop van tijd metingen uit te voeren. De bovenstaande afbeelding toont de eerste fase ontstekingen en burnouts van de twee raketten, terwijl ze op hun missie werden gestuurd om zuurstofverlies in de atmosfeer van de aarde te bestuderen.

"We hadden zo'n geweldige ervaring met het bouwen van deze zeer complexe en capabele payloads, integreren en testen bij Wallops, dan breng je ze naar het veld, " zei Doug Rowland, hoofdonderzoeker voor de missie en een ruimtefysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center. "De lancering was een zeer emotioneel moment, nog meer toen we zagen dat alle instrumenten goed hadden gepresteerd en de wetenschappelijke omstandigheden goed waren."

Na de lancering, de raket heeft tien minuten de tijd om zijn werk te doen in de atmosferische fontein. Neutrale atoombeeldcamera's bouwen een beeld van de fontein van binnen en van buiten. De poollichtcamera documenteert de aurora zelf, zijn temperatuur, intensiteit, en hoogte. Als alles goed gaat, het onderzoeksteam wordt beloond met een 'wall of science'.

De lancering van 7 december lijkt succesvol te zijn geweest. Een vroege blik op de data laat zien dat de instrumenten goed functioneerden en de beoogde data teruggaven. "Ik geloof dat we de 'atmosferische fontein' hebben gezien, '" zei Rowland. De gegevens moeten nog worden geanalyseerd en geschaald, "maar we kunnen er vanuit meerdere perspectieven bewijs van hebben."

Aarde, blijkbaar, is een dynamische, leven, actieve planeet. Er gebeurt hier veel. Het VISIONS-2-project is niet alleen ontworpen om ons te helpen onze eigen planeet beter te begrijpen, maar ook andere planeten. Welke planeten zijn bewoonbaar? Waarom zijn sommigen zo verlaten? Hoe kon een planeet als Mars, die ooit een atmosfeer had, verlies Het?

De atmosfeer van de aarde zal niet snel verdwijnen. Niet voordat de zon over ongeveer 5 miljard jaar een rode reus wordt, hoe dan ook. Op dat verre tijdstip, de uitdijende zon zal onze atmosfeer als niets wegkoken. Dan zijn we klaar.

De hoeveelheid zuurstof (en waterstof) die tijdens deze aurora's uit de atmosfeer van de aarde verloren gaat, is minuscuul. Een paar honderd ton per dag klinkt misschien als veel, maar dat is het niet. In elk geval, fotosynthese helpt zuurstof te herstellen. Het is nog steeds een belangrijk stukje van de puzzel om te begrijpen hoe dingen werken, Hoewel, en wat de details zijn in de relatie tussen de aarde en haar ster.