Space Shuttle Discovery auf der Startrampe. Bildnachweis: NASA. Klicken um zu vergrößern.
Eine neue Studie, die zum Teil vom Naval Research Laboratory und der National Aeronautics and Space Administration (NASA) finanziert wurde, berichtet, dass Abgase aus dem Space Shuttle nur wenige Tage nach dem Start Wolken in großer Höhe über der Antarktis erzeugen können, die wertvolle Einblicke in globale Transportprozesse in der Antarktis liefern die untere Thermosphäre [mhs1]. Dieselbe Studie zeigt auch, dass die Abgasfahne des Hauptmotors des Shuttles geringe Mengen Eisen enthält, die vom Boden aus, eine halbe Welt entfernt, beobachtet werden können.
Das internationale Autorenteam der Studie, das in der Ausgabe der Geophysical Research Letters vom 6. Juli erscheinen soll, verwendete die Mission STS-107 Shuttle als Fallstudie, um zu zeigen, dass Abgase, die in der unteren Thermosphäre in der Nähe von 110 Kilometern Höhe freigesetzt werden, die Antarktis bilden können polare mesosphärische Wolken (PMCs). Die Thermosphäre ist die höchste Schicht in unserer Atmosphäre, mit der Mesosphäre (zwischen 50 und 90 Kilometern über der Erde), der Stratosphäre und der Troposphäre darunter.
Neue Beobachtungen des Forscherteams des Global Ultraviolet Imager (GUVI) zum Satelliten Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere, Energetics and Dynamics (TIMED) der NASA zeigen, dass der Transport des STS-107-Abgases nur zwei Tage nach dem Start im Januar 2003 in die südliche Hemisphäre erfolgt . Wasser aus dem Abgas führte letztendlich zu einem signifikanten Ausbruch von PMCs während des südlichen Polarsommers 2002-2003, der durch das Satellitenexperiment Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV) beobachtet wurde. Der interhemisphärische Transport, gefolgt von der Bildung der antarktischen PMC, war unerwartet.
PMCs, auch als nachtleuchtende Wolken bekannt, treten in der Nähe von 83 Kilometern Höhe auf und bestehen aus Wassereispartikeln, die durch mikrophysikalische Prozesse der Keimbildung, Kondensation und Sedimentation entstehen. Sie treten typischerweise in der kalten polaren Sommermesosphäre auf, wo die Temperaturen unter 130 ° C sinken. Kelvin (-220 ° F). Über die spezifischen Prozesse, die zur PMC-Bildung führen, ist wenig bekannt.
Laut dem Hauptautor der Studie, Dr. Michael Stevens, einem Forschungsphysiker am E.O. Das Hulburt Center for Space Research im Naval Research Laboratory lieferte mehrere bahnbrechende wissenschaftliche Ergebnisse.
"Diese Forschung ist insofern aufregend, als sie eine neue Erklärung für die Bildung dieser Wolken liefert, indem sie die globale Wirkung einer Shuttle-Abgasfahne in einer Region der Atmosphäre demonstriert, die traditionell nicht gut verstanden wurde", sagte Stevens.
Einige glauben, dass sich die Auswirkungen der anthropogenen Veränderung in der unteren Atmosphäre in diesen oberen atmosphärischen Wolken widerspiegeln. Obwohl PMCs in der Vergangenheit nur in der Polarregion gesehen wurden, wurden PMCs in den letzten Jahren in niedrigeren Breiten bis nach [mhs2] Colorado und Utah gesichtet, was das Interesse erneuerte und eine Debatte über die Auswirkungen auslöste. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen jedoch „die Interpretation der Auswirkungen der PMC-Trends des späten 20. Jahrhunderts ausschließlich im Hinblick auf den globalen Klimawandel in Frage“, sagte Stevens. Das Team kommt zu dem Schluss, dass das Wasser aus der Abgasfahne eines Space Shuttles bemerkenswerte 10 bis 20 Prozent zu PMCs beitragen kann, die während einer Sommersaison in der Antarktis beobachtet wurden.
Ein wichtiges Datenelement, das die Ankunft der Wolke in der Antarktis bestätigte, war die bodengestützte Beobachtung von Eisenatomen in der Nähe von 110 km. Das Vorhandensein von Eisen in dieser Höhe verwirrte ursprünglich die Wissenschaftler, da dort keine natürliche Quelle bekannt ist. Die Daten deuten darauf hin, dass Eisen, das von den Haupttriebwerken des Shuttles abgetragen oder verdampft wurde, zusammen mit der Wasserfahne transportiert wurde und drei bis vier Tage nach dem Start im Januar 2003 in der Antarktis ankam. Sowohl die Wasserfahne als auch das Vorhandensein von Eisen zeigen, dass der aus den Teamdaten abgeleitete mittlere Südwind viel schneller ist als aus globalen Zirkulationsmodellen oder Windklimatologien.
"Dies sagt uns etwas Neues und Aufregendes über den Transport in dieser Region der Atmosphäre", sagte Stevens. „Es kann so schnell gehen, dass eine Shuttle-Wolke über der Antarktis Eis bilden kann, bevor andere Verlustprozesse wirklich wirksam werden können. Wir müssen bei der Interpretation der langfristigen Auswirkungen auf Beobachtungen und Merkmale dieser Wolken aufgrund dieses Beitrags des Shuttles und des potenziellen Beitrags vieler anderer kleinerer Trägerraketen große Sorgfalt walten lassen. “
NRL und NASA finanzierten die Studie mit Beiträgen der National Science Foundation, der British Antarctic Survey in Cambridge, Großbritannien, und der University of Illinois, Urbana-Champaign. Andere Forscher an der Studie schließen Robert Meier von der George Mason University, Fairfax, Va.; Xinzhao Chu von der Universität von Illinois, Urbana-Champaign; Matthew DeLand von Science Systems & Applications, Inc., Lanham, Md.; und John Plane von der University of East Anglia, Norwich, Großbritannien.
Originalquelle: NRL-Pressemitteilung
