Space Shuttle Discovery auf der Startrampe. Bildnachweis: NASA. Klicken um zu vergrößern.
Eine neue Studie, die teilweise vom Naval Research Laboratory und der National Aeronautics and Space Administration (NASA) finanziert wurde, berichtet, dass die Abgase des Space Shuttles nur wenige Tage nach dem Start Wolken in großer Höhe über der Antarktis erzeugen können, was wertvolle Einblicke in globale Transportprozesse in die untere Thermosphäre[mhs1]. Dieselbe Studie stellt auch fest, dass die Abgasfahne des Haupttriebwerks des Shuttles kleine Mengen Eisen trägt, die vom Boden aus beobachtet werden können, eine halbe Welt entfernt.
Das internationale Autorenteam der Studie, die in der Ausgabe der Geophysical Research Letters vom 6. Juli erscheinen wird, hat die STS-107-Shuttle-Mission als Fallstudie verwendet, um zu zeigen, dass Abgase, die in der unteren Thermosphäre in einer Höhe von 110 Kilometern freigesetzt werden, die Antarktis bilden können polare mesosphärische Wolken (PMCs). Die Thermosphäre ist die höchste Schicht unserer Atmosphäre, mit der Mesosphäre (zwischen 50-90 Kilometer über der Erde), Stratosphäre und Troposphäre darunter.
Neue Beobachtungen des Forschungsteams des Global Ultraviolet Imager (GUVI) auf dem NASA-Satelliten Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere, Energetics and Dynamics (TIMED) zeigen den Transport des STS-107-Abgases in die südliche Hemisphäre nur zwei Tage nach dem Start im Januar 2003 . Das Wasser aus den Abgasen führte schließlich während des Südpolarsommers 2002-2003 zu einem erheblichen Ausbruch von PMCs, der vom Satellitenexperiment Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV) beobachtet wurde. Der interhemisphärische Transport, gefolgt von der antarktischen PMC-Bildung, war unerwartet.
PMCs, auch bekannt als nachtleuchtende Wolken, erscheinen in einer Höhe von 83 Kilometern und bestehen aus Wassereispartikeln, die durch mikrophysikalische Prozesse der Nukleation, Kondensation und Sedimentation erzeugt werden. Sie treten typischerweise in der kalten polaren Sommermesosphäre auf, wo die Temperaturen unter 130? Kelvin (-220 ° F). Über die spezifischen Prozesse, die zur Bildung von PMC führen, ist wenig bekannt.
Laut dem Hauptautor der Studie, Dr. Michael Stevens, einem Forschungsphysiker am E.O. Hulburt Center for Space Research am Naval Research Laboratory erbrachte die Forschung mehrere bahnbrechende wissenschaftliche Ergebnisse.
„Diese Forschung ist insofern aufregend, als sie eine neue Erklärung für die Bildung dieser Wolken erweitert, indem sie die globale Wirkung einer Shuttle-Abgasfahne in einem traditionell nicht gut verstandenen Bereich der Atmosphäre demonstriert“, sagte Stevens.
Einige glauben, dass sich die Auswirkungen der anthropogenen Veränderungen in der unteren Atmosphäre in diesen oberen Atmosphärenwolken widerspiegeln. Obwohl PMCs in der Vergangenheit nur in der Polarregion beobachtet wurden, wurden PMCs in den letzten Jahren in niedrigeren Breiten bis in südliche Richtungen wie [mhs2]Colorado und Utah gesichtet, was das Interesse erneuert und eine Debatte über die Auswirkungen entfacht. Die Ergebnisse dieser Arbeit 'stellen jedoch die Interpretation der Auswirkungen der PMC-Trends des späten 20. Jahrhunderts allein im Hinblick auf den globalen Klimawandel in Frage', sagte Stevens. Das Team kommt zu dem Schluss, dass das Wasser aus der Abgasfahne eines Spaceshuttles bemerkenswerte 10-20 Prozent zu den während einer Sommersaison in der Antarktis beobachteten PMCs beitragen kann.
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 die Wissenschaftler ursprünglich, da es dort keine bekannte natürliche Quelle gibt. Die Daten deuten darauf hin, dass von den Haupttriebwerken des Shuttles abgetragenes oder verdampftes Eisen 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 Daten des Teams abgeleitete mittlere Südwind viel schneller ist als aus globalen Zirkulationsmodellen oder Windklimatologien.
„Das sagt uns etwas Neues und Spannendes über den Transport in dieser Region der Atmosphäre“, sagte Stevens. „Es kann so schnell gehen, dass eine Shuttle-Plume über der Antarktis Eis bilden kann, bevor andere Verlustprozesse wirklich wirksam werden. Aufgrund dieses Beitrags des Shuttles und des potenziellen Beitrags vieler anderer kleinerer Trägerraketen müssen wir bei der Interpretation der langfristigen Auswirkungen auf die Beobachtungen und Merkmale dieser Wolken große Sorgfalt walten lassen.“
Das NRL und die NASA finanzierten die Studie mit Beiträgen der National Science Foundation, des British Antarctic Survey in Cambridge, Großbritannien, und der University of Illinois, Urbana-Champaign. Andere Forscher an der Studie sind Robert Meier von der George Mason University, Fairfax, Virginia; Xinzhao Chu von der University of Illinois, Urbana-Champaign; Matthew DeLand von Science Systems & Applications, Inc., Lanham, Md.; und John Plane von der University of East Anglia, Norwich, Vereinigtes Königreich.
Originalquelle: NRL-Pressemitteilung
