Próximo mês, A NASA vai lançar ao espaço o mais avançado instrumento de laser de seu tipo, começando uma missão para medir - em detalhes sem precedentes - as mudanças nas alturas do gelo polar da Terra.

Gelo da NASA, Nuvem e Terra Elevação Satélite-2 (ICESat-2) irá medir a mudança média anual de elevação do gelo terrestre que cobre a Groenlândia e a Antártica com a largura de um lápis, capturando 60, 000 medições a cada segundo.

"As novas tecnologias de observação do ICESat-2 - uma das principais recomendações da comunidade científica na primeira pesquisa decadal de ciências da Terra da NASA - irão avançar nosso conhecimento de como os mantos de gelo da Groenlândia e da Antártica contribuem para o aumento do nível do mar, "disse Michael Freilich, diretor da Divisão de Ciências da Terra no Diretório de Missões Científicas da NASA.

ICESat-2 irá estender e melhorar o registro de 15 anos da NASA de monitoramento da mudança nas alturas do gelo polar, que começou em 2003 com a primeira missão ICESat e continuou em 2009 com a Operação IceBridge da NASA, uma campanha de pesquisa aerotransportada que acompanhou o ritmo acelerado de mudança.

Um salto tecnológico

O ICESat-2 representa um grande salto tecnológico em nossa capacidade de medir as mudanças na altura do gelo. Seu Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS) mede a altura cronometrando quanto tempo leva para os fótons de luz individuais viajarem da espaçonave para a Terra e vice-versa.

"O ATLAS exigia que desenvolvêssemos novas tecnologias para obter as medições necessárias aos cientistas para o avanço da pesquisa, "disse Doug McLennan, Gerente de projeto ICESat-2 no Goddard Space Flight Center da NASA. "Isso significa que tivemos que projetar um instrumento de satélite que não apenas coletará dados incrivelmente precisos, mas também irá coletar mais de 250 vezes mais medições de altura do que seu antecessor. "

ATLAS irá disparar 10, 000 vezes a cada segundo, enviando centenas de trilhões de fótons para o solo em seis feixes de luz verde. A viagem de ida e volta de fótons de laser individuais de ICESat-2 à superfície da Terra e de volta é cronometrada em bilionésimos de segundo para medir com precisão a elevação.

Com tantos fótons retornando de vários feixes, O ICESat-2 terá uma visão muito mais detalhada da superfície do gelo do que seu antecessor, ICESat. Na verdade, se os dois satélites voaram sobre um campo de futebol, O ICESat faria apenas duas medições - uma em cada zona final - enquanto o ICESat-2 coletaria 130 medições entre cada zona final.

À medida que circunda a Terra de pólo a pólo, O ICESat-2 medirá a altura do gelo ao longo do mesmo caminho nas regiões polares quatro vezes por ano, fornecendo monitoramento sazonal e anual das mudanças na elevação do gelo.

Rastreando o derretimento do gelo

Centenas de bilhões de toneladas de gelo terrestre derretem ou fluem para os oceanos anualmente, contribuindo para o aumento do nível do mar em todo o mundo. Nos últimos anos, contribuições do derretimento das camadas de gelo da Groenlândia e da Antártida sozinhas elevaram o nível do mar global em mais de um milímetro por ano, responsável por aproximadamente um terço do aumento do nível do mar observado, e a taxa está aumentando.

Os dados do ICESat-2 que documentam a mudança de altura em curso dos mantos de gelo ajudarão os pesquisadores a estreitar a gama de incertezas nas previsões do futuro aumento do nível do mar e conectar essas mudanças aos fatores climáticos.

O ICESat-2 também fará as medições mais precisas de largura polar até o momento da borda livre do gelo marinho, que é a altura do gelo marinho acima da superfície do mar adjacente. Esta medição é usada para determinar a espessura e o volume do gelo marinho. Os satélites medem rotineiramente a área coberta pelo gelo do mar e observaram um declínio da área do gelo do mar Ártico de cerca de 40 por cento desde 1980, mas preciso, As medições da espessura do gelo marinho em toda a região irão melhorar nossa compreensão das causas do recuo e perda do gelo marinho.

Embora o gelo marinho flutuante não mude o nível do mar quando derrete, sua perda tem consequências diferentes. A brilhante calota de gelo do Ártico reflete o calor do Sol de volta ao espaço. Quando o gelo derreter, a água escura abaixo absorve esse calor. Isso altera os padrões de circulação do vento e do oceano, potencialmente afetando o clima e o clima global da Terra.

Além dos pólos, O ICESat-2 medirá a altura do oceano e das superfícies terrestres, incluindo florestas. O ATLAS foi projetado para medir as copas das árvores e o solo abaixo, o que - combinado com conjuntos de dados existentes sobre a extensão da floresta - ajudará os pesquisadores a estimar a quantidade de carbono armazenado nas florestas do mundo. Os pesquisadores também irão investigar os dados de altura coletados nas ondas do mar, níveis do reservatório, e áreas urbanas.

Usuários de dados em potencial têm trabalhado com cientistas do ICESat-2 para conectar a ciência da missão às necessidades da sociedade. Por exemplo, As medições da altura da neve e dos rios do ICESat-2 podem ajudar os governos locais a planejarem inundações e secas. Mapas de altura da floresta, mostrando a densidade e estrutura das árvores, poderia melhorar os modelos de computador que os bombeiros usam para prever o comportamento dos incêndios florestais. As medições da espessura do gelo marinho podem ser integradas às previsões dos problemas da Marinha dos EUA para a navegação e as condições do gelo marinho.

"Como o ICESat-2 fornecerá medições de precisão sem precedentes com cobertura global, vai render não apenas novos insights sobre as regiões polares, mas também descobertas inesperadas em todo o mundo, "disse Thorsten Markus, um cientista do projeto ICESat-2 em Goddard. "A capacidade e a oportunidade para uma verdadeira exploração são imensas."

O ICESat-2 está programado para ser lançado em 15 de setembro na Base da Força Aérea de Vandenberg, na Califórnia.