No limite de nossa atmosfera vive um grupo delgado de nuvens azuis elétricas sazonais. Formando 50 milhas acima dos pólos no verão, essas nuvens são conhecidas como nuvens noctilucentes ou nuvens mesosféricas polares - PMCs. Uma recente missão de balão de longa duração da NASA observou essas nuvens ao longo de cinco dias em sua casa na mesosfera. As fotos resultantes, que os cientistas apenas começaram a analisar, nos ajudará a entender melhor a turbulência na atmosfera, bem como nos oceanos, lagos e outras atmosferas planetárias, e pode até melhorar a previsão do tempo.

Em 8 de julho, 2018, A missão PMC Turbo da NASA lançou um balão gigante para estudar PMCs a uma altura de 50 milhas acima da superfície. Por cinco dias, o balão flutuou pela estratosfera desde o seu lançamento em Estrange, Suécia, através do Ártico até Nunavut Ocidental, Canadá. Durante seu vôo, câmeras a bordo do balão capturaram 6 milhões de imagens de alta resolução enchendo até 120 terabytes de armazenamento de dados - a maioria dos quais incluiu uma variedade de monitores PMC, revelando os processos que levam à turbulência. Os cientistas agora estão começando a examinar as imagens e o primeiro olhar tem sido promissor.

"Pelo que vimos até agora, esperamos ter um conjunto de dados realmente espetacular desta missão, "disse Dave Fritts, investigador principal da missão PMC Turbo na Global Atmospheric Technologies and Sciences em Boulder, Colorado. "Nossas câmeras provavelmente foram capazes de capturar alguns eventos realmente interessantes e esperamos que forneçam novos insights sobre essas dinâmicas complexas."

Nuvens noctilucentes se aglutinam como cristais de gelo em minúsculos restos de meteoros na atmosfera superior. Os resultados formam nuvens onduladas de um azul brilhante que são visíveis logo após o pôr do sol nas regiões polares durante o verão. Essas nuvens são afetadas pelo que é conhecido como ondas de gravidade atmosférica, causadas pela convecção e elevação de massas de ar, como quando o ar é empurrado para cima por cadeias de montanhas. As ondas desempenham um papel importante na transferência de energia da baixa atmosfera para a mesosfera.

"Esta é a primeira vez que conseguimos visualizar o fluxo de energia de ondas de gravidade maiores para instabilidades de fluxo menores e turbulência na atmosfera superior, "Fritts disse." Nessas altitudes, você pode literalmente ver as ondas de gravidade quebrando - como as ondas do mar na praia - e caindo em turbulência. "

O balão de carga PMC Turbo foi equipado com sete sistemas de imagem especialmente projetados para observar as nuvens. Cada um incluía uma câmera de alta resolução, um sistema de controle e comunicação por computador, e 32 terabytes de armazenamento de dados. Os sete sistemas de imagem foram organizados para criar um mosaico de amplas vistas que se estendem por cem milhas, com cada visão estreita capaz de criar imagens de turbulências com até 20 metros de largura. Pela primeira vez, um lidar - ou radar a laser - mediu as altitudes precisas dos PMCs, bem como as flutuações de temperatura das ondas de gravidade acima e abaixo dos PMCs.

"Conhecemos a estrutura da onda 2-D pelas imagens, mas, para descrever totalmente as ondas, precisamos medir a terceira dimensão também, "disse Bernd Kaifler, o pesquisador do Centro Aeroespacial Alemão, em Wessling, Alemanha, que projetou o experimento lidar do balão. "A partir das medições lidar, podemos inferir a estrutura vertical das ondas, fornecendo, assim, dados importantes que não estariam disponíveis apenas no experimento de imagem. "

Aprender sobre as causas e efeitos da turbulência ajudará os cientistas a compreender não apenas a estrutura e a variabilidade da alta atmosfera, mas também em outras áreas. A turbulência ocorre em fluidos em todo o universo e os resultados ajudarão os cientistas a modelá-la melhor em todos os sistemas. Em última análise, os resultados ainda ajudarão a melhorar os modelos de previsão do tempo.

Compreender uma ampla gama de processos no espaço próximo à Terra - incluindo como eles interagem com a atmosfera e o clima da Terra - é uma parte fundamental da pesquisa heliofísica da NASA, que emprega um esquadrão completo de satélites e instrumentos suborbitais para observar diferentes fenômenos de diferentes perspectivas. A NASA também estuda nuvens noctilucentes com a Aeronomia de Gelo na Mesosfera, ou AIM, nave espacial, que foi lançado em 2007 em uma órbita baixa da Terra. O AIM rastreia recursos de grande escala nas nuvens em uma escala global, mas só pode resolver características com alguns quilômetros de largura. PMC Turbo ajuda a preencher os detalhes, explicando o que acontece em escalas menores onde ocorre turbulência.

A carga útil PMC Turbo foi recuperada com sucesso de seu local de pouso no Ártico canadense e os instrumentos recuperados devem contribuir para missões futuras, incluindo um que deverá voar em dezembro próximo sobre a Antártica.