Investigadors, finançats per la NASA, estan monitoritzant un esdeveniment important en l'atmosfera del nostre planeta. A gran altitud sobre la superfície de la Terra, en el lloc on l'atmosfera es troba amb l'espai, una capa de gas enrarit, anomenada "termosfera", va col·lapsar recentment i està ara rebotant novament.
"Aquesta és la contracció més pronunciada de la termosfera en, almenys, 43 anys", diu John Emmert, del Laboratori de Recerca Naval, que és l'autor principal d'un article que va anunciar la troballa, en l'edició del 19 de juny de Geophysical Research Letters "Això constitueix un rècord de l'Era Espacial".
El col.lapse va passar durant el profund mínim solar que va tenir lloc a 2008-2009 (un fet que per si sol no sorprèn als científics). La termosfera sempre es refreda i es contrau quan hi ha poca activitat solar. En aquesta ocasió, però, la magnitud del col·lapse va ser de dues a tres vegades més gran del que podria atribuir-se a la baixa activitat solar.
"Està passant una cosa que no entenem", diu Emmert.
El rang d'alçada de la termosfera varia des dels 90 km fins més enllà dels 600 km. És el domini dels meteors, de les aurores i dels satèl·lits que passen fregant la termosfera en el seu recorregut al voltant de la Terra. També és on la radiació solar fa el primer contacte amb el nostre planeta. La termosfera intercepta els fotons de l'ultraviolat extrem (UVE) del Sol abans que arribin al terra. Quan l'activitat solar és alta, el UVE solar escalfa la termosfera, causant d'aquesta manera que s'infli com un globus sostingut sobre una font de calor (Aquest escalfament pot fer que les temperatures pugin fins als 1.400 K-d'allà el nom de termosfera.) Quan l'activitat solar és baixa, passa el contrari.
Recentment, l'activitat solar ha estat molt baixa. El 2008 i 2009, el Sol es va endinsar en un mínim solar com els que ocorren només una vegada cada segle. Es van presentar poques taques solars, gairebé no es van produir erupcions solars i la radiació UVE del Sol va estar en un nivell molt baix. Els investigadors immediatament van dirigir la seva atenció a la termosfera per veure què passaria.
Aquestes gràfiques mostren com la densitat de la termosfera (a una alçada de referència de 400 km) ha crescut i decrescut durant els quatre cicles solars anteriors. Els requadres (a) i (c) mostren la densitat, el requadre (b) indica la intensitat de les ones de ràdio que provenen del Sol a una longitud d'ona de 10,7 cm, un indicador clau d'activitat solar. Observeu la regió marcada amb un cercle groc. El 2008 i 2009, la densitat de la termosfera va ser un 28% més baixa del que s'esperava, prenent com a base els mínims solars previs. Com es pot saber què està passant en la termosfera?
Emmert empra una técnica enginyosa. Pel fet que els satèl lits experimenten arrossegament aerodinàmic quan es mouen a través de la termosfera, és possible monitoritzar les condicions que hi imperen observant el decaïment orbital dels satèl lits. Ell va analitzar les taxes de decaïment de més de 5.000 satèl.lits en un rang d'altituds des dels 200 fins als 600 km i en un període de temps que cobreix des de 1967 fins 2010. Això va proporcionar una mostra única, en temps i espai, de la densitat, de la temperatura i de la pressió termosfera, que abasta gairebé tota l'Era Espacial. D'aquesta manera, el científic va descobrir que el col.lapse de la termosfera que va tenir lloc en 2008-2009 va ser no només més pronunciat del que s'esperava, sinó també més gran del que l'activitat solar pot explicar.
Una explicació possible és la presència de diòxid de carboni (CO2).
Quan el diòxid de carboni arriba a la termosfera, funciona com un refrigerant, extraient calor a través de la radiació infraroja. Bé se sap que els nivells de CO2 de l'atmosfera terrestre han augmentant recentment. El CO2 addicional en la termosfera va poder haver incrementat el refredament causat pel mínim solar.
"Però els càlculs no concorden del tot", diu Emmert. "Fins i tot si es té en compte el CO2 fent servir el nostre coneixement més avançat sobre com funciona com a refrigerant, no podem explicar completament el col lapse de la termosfera".
Segons Emmert i els seus companys, el baix nivell de UVE solar explica el 30% del col lapse. El CO2 addicional explica un altre 10%. Això fa que quedi fins a un 60% del tema sense cap explicació de moment.
En l'article publicat en GRL, els autors reconeixen que la situació és una mica complicada. Hi ha més en joc que simplement el UVE solar i el CO2 terrestre. Per exemple, les tendències climàtiques globals podrien canviar la composició de la termosfera, alterant les seves propietats tèrmiques i la manera en que respon a estímuls externs. Podria passar que la sensibilitat de la termosfera a la radiació solar estigui augmentant.
"Les anomalies en la densitat", van escriure, "podrien significar que s'ha arribat a un punt crític climatològic, encara no identificat, lligat a un balanç d'energia i processos químics".
O potser no.
Es podrien trobar pistes importants en la forma en què la termosfera rebota. El mínim solar està ara arribant a la seva fi, la radiació UVE del Sol està incrementant i la termosfera s'està començant a inflar de nou. La forma exacta en què aquesta recuperació passi podria revelar la importància relativa de les contribucions que provenen de fonts solars i terrestres.
"Continuarem monitoritzant la situació", diu Emmert.
Més informació: Emmert, J. T., J. L. Lean i J. M. Picone (2010), Record-low thermospheric density during the 2008 solar minimum, Geophys. Res Lett., 37, L12102.
