Cerca de 17 quilômetros acima da superfície da Terra, a primeira camada da atmosfera encontra a segunda. Em uma fronteira chamada tropopausa, a troposfera termina e a estratosfera começa. Abrangendo esta interface, por cerca de cinco quilômetros de cada lado, é uma banda da atmosfera rotulada, com naturalidade, a "troposfera superior / estratosfera inferior" - o UTLS.

Esta fatia fria de poeira e gases não recebe muita imprensa. Mas os materiais que circulam nele influenciam poderosamente o clima que vivenciamos na Terra, e bons dados sobre o que está acontecendo no UTLS fornecerão modelos muito mais precisos de como podemos esperar que o clima mude, e quando. Até aqui, Contudo, sabemos muito pouco.

"É literalmente, por mais difícil que seja acreditar, uma região inexplorada na atmosfera, "disse Scott Bailey, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação de Bradley. "E é crucial para a previsão das mudanças climáticas."

Restringir a mudança climática tornou-se um pilar central da abordagem do governo Biden para as políticas públicas e econômicas; iniciativas de energia limpa, limites de emissões, e outras disposições focadas no clima respondem por bilhões em gastos em projetos de lei que tramitam no Congresso.

Mitigações eficazes exigem previsões precisas, explicou Bailey, que também é o diretor do Space @ VT, o centro da universidade para ciência espacial e pesquisa de engenharia.

"Imagine que você é o prefeito de uma grande cidade costeira, "disse ele." Você sabe que nos próximos 50 anos o nível do mar vai subir e causar inundações, Então, o que você faz? Precisa fortalecer as praias? Você precisa atualizar os códigos de construção para se preparar para tempestades mais severas? Você precisa começar a mover literalmente a cidade para o interior? E quando? Isso é um problema de 20 ou 40 anos? Você vai ter essas perguntas para cada cidade do litoral, por todo o país."

A narrativa básica sobre a mudança climática é que os gases do efeito estufa prendem o calor, elevando a temperatura e conduzindo a eventos climáticos extremos.

"Mas há muito mais nesta história, "Bailey disse, explicando que a atividade humana realmente contribui para dois processos concorrentes. O aquecimento é um deles, mas o outro, menos intuitivamente, está resfriando:os aerossóis suspensos na atmosfera agem como um escudo térmico, espalhando a luz solar que entra de volta para o espaço e diminuindo as temperaturas. (Este foi o fenômeno que levou à aparente pausa no aquecimento global durante a década de 2010).

Muitos desses aerossóis são antropogênicos de uma forma ou de outra, e o UTLS, onde a temperatura e a pressão do ar criam condições adequadas para que eles se acumulem, é onde grande parte do drama se desenrola. Os pesquisadores sabem o que são alguns desses compostos, mas muito pouco sobre suas abundâncias relativas ou como mudam com o tempo. Bailey, com uma equipe de colaboradores de peso em instituições de pesquisa em todo o país, traçou um plano que poderia finalmente lançar alguma luz sobre esta misteriosa região da atmosfera.

Sua proposta apresenta uma frota de seis pequenos satélites, cada um do tamanho de um refrigerador de piquenique, que orbitaria não dentro do UTLS, mas centenas de quilômetros acima dele.

O coração tecnológico do projeto é a carga dos satélites. Cada um carregará sensores exclusivos, concebido pela empresa GATS Inc., sediada em Newport News e desenvolvido na Divisão de Sensoriamento Remoto do Naval Research Laboratory, que medem quanto da luz do sol é absorvida em comprimentos de onda precisos. Duas vezes a cada órbita, quando cada satélite estará na posição certa para espiar o sol através do UTLS, os sensores irão capturar a luz solar filtrada pelos aerossóis UTLS. Os padrões de absorção resultantes funcionarão como impressões digitais químicas que a equipe pode usar para identificar os componentes desses aerossóis e rastrear como eles mudam com o tempo - com maior resolução e precisão do que estava disponível antes.

"O que é único neste instrumento é que ele pode reverter as propriedades atmosféricas em incrementos de altitude realmente estreitos, "Bailey disse.

A maioria dos sensores atmosféricos pode determinar a altitude do que estão medindo dentro de cinco quilômetros ou mais. No UTLS, apenas 10 quilômetros de espessura, essa resolução é virtualmente inútil. Os sensores que a equipe de Bailey usará podem apontar a altitude em menos de um quilômetro - o suficiente para finalmente começar a identificar de onde esses compostos vieram e como eles viajam.

Os aerossóis que flutuam no UTLS são originários da Terra. Eles vêm do sal marinho, material biológico, plumas de cinzas de incêndio florestal, fumaça expelida das chaminés de fábricas, e poeira vulcânica, agitado para cima na atmosfera por tempestades e correntes de ar e outras turbulências.

Alguma quantidade desses aerossóis seria filtrada para o UTLS naturalmente. Mas a atividade humana injetou o suficiente na atmosfera para prejudicar o equilíbrio do calor que entra e sai.

"Estamos perturbando a atmosfera de maneiras que não podemos prever, e vendo as mudanças que estamos lutando para entender, "Bailey disse." Se um dia você vir a poluição gerada por um incêndio florestal, por exemplo, você deseja rastrear seu movimento ao longo do tempo. Você precisa de um perfil detalhado para fazer isso, e é isso que este instrumento pode fazer. "

A equipe desenvolveu um protótipo funcional do instrumento com uma concessão de US $ 4 milhões da NASA em 2017. Agora, eles estão se candidatando a uma injeção de recursos muito mais robusta necessária para construir a versão do mundo real e enviá-la para o espaço.

Se eles forem bem sucedidos, os dados que retornam desses satélites ajudarão a conectar os pontos entre o comportamento humano e as mudanças no clima, preenchendo as peças que faltam na imagem, precisamos construir modelos climáticos robustos.

"O quanto vai aquecer quando é crucial, e ainda há grandes barras de erro quando vamos atingir certas temperaturas, "Bailey disse." Nós não vamos chegar lá sem esta missão. Este não é um pequeno passo à frente - é um grande passo à frente. "