Como a Terra, o espaço tem clima. Exceto em vez de ventos e chuvas torrenciais, o clima espacial é definido pela mudança de campos elétricos e magnéticos e chuvas de partículas carregadas. Bem no início do espaço, começando apenas 60 milhas acima da superfície da Terra, há uma camada da atmosfera que muda e muda de acordo com os dois tipos de clima.

Acima da camada de ozônio, a ionosfera é uma parte da atmosfera da Terra onde as partículas foram transformadas em um mar de elétrons e íons eletricamente carregados pela radiação solar. A ionosfera é misturada com as camadas mais altas - e muito finas - da atmosfera superior neutra da Terra, fazendo desta região uma área que está em constante fluxo, passando pelo push-and-pull entre as condições da Terra e as do espaço. Cada vez mais, essas camadas do espaço próximo à Terra fazem parte do domínio humano, como é o lar não só de astronautas, mas para sinais de rádio usados ​​para guiar aviões e navios, e satélites que fornecem nossos sistemas de comunicação e GPS. Compreender os processos fundamentais que governam nossa atmosfera superior e ionosfera é crucial para melhorar a consciência situacional que ajuda a proteger os astronautas, nave espacial e humanos no solo.

Duas novas missões da NASA estão se unindo para explorar esta área pouco conhecida que está perto de casa, mas historicamente difícil de observar. As observações em escala global do membro e do disco, ou OURO, instrumento é lançado a bordo de um satélite de comunicação comercial em janeiro de 2018, e o Ionospheric Connection Explorer, ou ICON, nave espacial será lançada no final de 2018. Juntos, eles fornecerão as observações mais abrangentes da ionosfera que já tivemos.

As duas missões fornecem perspectivas distintas, mas complementares:ICON, na órbita baixa da Terra, voa diretamente através e logo acima das regiões de interesse, captura de dados remotos e in situ detalhados sobre as forças que moldam esta área. OURO, em órbita geoestacionária sobre o hemisfério ocidental, criará uma visão de disco completo da ionosfera e da alta atmosfera a cada meia hora, fornecendo medições detalhadas em grande escala de processos relacionados - uma cadência que torna a primeira missão capaz de monitorar o verdadeiro clima da alta atmosfera, em vez dos ciclos mais longos de seu clima. GOLD também é capaz de se concentrar em uma região mais estreita e digitalizar mais rapidamente, para complementar planos de pesquisa adicionais conforme necessário.

As missões podem ser comparadas à fotografia com a qual estamos familiarizados na Terra. A GOLD é especializada em paisagens do ponto de vista 22, 000 milhas acima da superfície do planeta e ICON - a 350 milhas acima da Terra - captura close-ups detalhados. Durante partes de sua órbita, O ICON passa pelo campo de visão do GOLD e cada missão obterá um instantâneo exclusivo da mesma região. Essa sobreposição em seus dados torna mais fácil identificar o que causou uma certa mudança na atmosfera superior em um determinado momento.

Um objetivo comum para as missões é medir sistematicamente as mudanças relacionadas ao clima na atmosfera superior. Pela primeira vez, seremos capazes de ver como a alta atmosfera muda em resposta a furacões e tempestades geomagnéticas semelhantes.

"Costumávamos pensar que apenas o vento solar poderia afetar a ionosfera, e apenas a baixa atmosfera foi afetada pelo clima terrestre, "disse Doug Rowland, Cientista da missão ICON no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. O vento solar é a saída constante do Sol de partículas carregadas e material magnetizado. "Mas agora vamos ver como essa energia se acopla."

Vários tipos de eventos climáticos terrestres são de particular interesse. Cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, por exemplo, desenvolveram um modelo teórico das repercussões do El Niño na ionosfera. Seu modelo sugere que o aquecimento do Oceano Pacífico causado pelo El Niño causa um aumento no vapor de água, o que, por sua vez, aumenta a quantidade de energia solar que a atmosfera absorve. Esse calor adicionado faz com que os padrões do vento flutuem e alterem as condições na ionosfera. Os ciclones tropicais também são suspeitos de terem efeitos sobre a ionosfera. Espera-se que os dados do ICON e do GOLD respondam a essas perguntas e revelem mais mecanismos imprevistos em funcionamento.

"Existem enormes esforços de modelagem científica associados a essas duas missões, "disse Sarah Jones, Cientista da missão GOLD na NASA Goddard. "Já temos modelos cheios de ciência realmente boa, mas essas novas medições levarão a uma melhor compreensão da física nos modelos. "

Além de trabalharem juntos para determinar como diferentes tipos de energia fluem pela atmosfera superior, as duas missões também têm seus próprios objetivos de pesquisa. A ciência do GOLD se concentra em observar o que impulsiona a mudança - o Sol, O campo magnético da Terra e a atmosfera inferior - na atmosfera superior. GOLD está particularmente interessado em como a alta atmosfera reage a tempestades geomagnéticas, que são distúrbios temporários do campo magnético da Terra desencadeados pela atividade solar. Durante a noite, GOLD examina interrupções na ionosfera - densa, bolhas imprevisíveis de gás carregado que aparecem sobre o equador e os trópicos, às vezes interferindo nas comunicações de rádio.

Por outro lado, O ICON concentra-se em como os gases carregados e neutros na alta atmosfera se comportam e interagem. Várias forças - incluindo mudanças nos ventos neutros, gradientes de pressão e atividade solar - atuam na ionosfera simultaneamente; O ICON foi projetado para estudar cada um deles individualmente, tornando mais fácil para os cientistas elucidar as relações de causa e efeito.

ICON e GOLD juntam-se a uma pequena frota de naves espaciais que estudam um vasto sistema interconectado do espaço ao redor da Terra e outros planetas até os limites mais distantes dos fluxos constantes de vento solar do Sol. Uma terceira missão na frota - a termosfera de 16 anos, Ionosfera, Energética e dinâmica da mesosfera, ou TIMED, irá complementar especificamente os novos esforços para estudar a atmosfera superior. TIMED, que foi lançado em 2001, não carrega todos os instrumentos necessários para analisar o movimento das partículas na atmosfera superior que o ÍCONE e o OURO trazem para o esforço, mas ainda pode fornecer medidas importantes de um terceiro ponto de vista para ajudar os cientistas a preencher as peças do quebra-cabeça. Juntos, eles fornecerão informações importantes sobre como a atmosfera superior da Terra se conecta ao sistema dinâmico e complexo do espaço que preenche nosso sistema solar.