المصدر: scitechdaily

الفكرة الأساسية

تسعى مهمة ناسا PREFIRE باستخدام أقمار صناعية صغيرة تسمى CubeSats* لقياس الطاقة الحرارية التي تشعها المناطق القطبية للأرض. ستساعد هذه البيانات في تحسين فهمنا للتوازن الحراري للأرض وتأثيراته على مناخنا، مما سيساهم في تحسين النماذج المناخية* العالمية وتوقعات ارتفاع مستوى سطح البحر والتغيرات في الأنماط الجوية.

تفاصيل القصة

تستعد ناسا لإطلاق مهمة PREFIRE في 25 مايو 2024، و التي تتضمن أقمار صناعية صغيرة بحجم علبة حذاء لدراسة منطقتي القطب الشمالي والجنوبي، وهما من أكثر مناطق الأرض عزلة. تأتي هذه الأقمار ضمن مهمة تهدف إلى قياس الحرارة التي تشع إلى الفضاء من هذه المناطق القطبية. ستساهم هذه البيانات الحيوية في تعزيز فهمنا للتوازن الحراري بين ما يدخل ويخرج من الأرض، مما يؤثر بشكل كبير على معرفتنا بديناميات المناخ.

1. توفير معلومات جديدة حول تأثير الغلاف الجوي والجليد على الإشعاع الحراري

ستجمع أقمار CubeSats* بيانات حول المناطق القطبية باستخدام أجهزة استشعار حساسة لعشرة أضعاف الأطوال الموجية تحت الحمراء مقارنة بأي أداة مشابهة. ستساعد هذه المعلومات في فهم أفضل لأوقات وأماكن إشعاع الحرارة في الفضاء، وكذلك السبب وراء ارتفاع درجات الحرارة في القطب الشمالي بأكثر من مرتين ونصف مقارنة ببقية الكوكب منذ السبعينيات.

2. التركيز على الجزء البعيد من الأشعة تحت الحمراء

تقع الأشعة تحت الحمراء*، التي يمكن الشعور بها كحرارة، مباشرة بعد الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي. تتم جميع انبعاثات الحرارة الأرضية تقريبًا عند أطوال موجية تحت الحمراء بين 4 و 100 ميكرومتر. في المناطق القطبية الباردة، يحدث 60% من هذه الانبعاثات عند الأطوال الموجية البعيدة (أطول من 15 ميكرومتر). سيعالج مشروع PREFIRE هذا النقص في البيانات، مما يمنح العلماء فكرة أفضل عن مدى كفاءة الجليد والثلج في إشعاع الحرارة تحت الحمراء البعيدة، وكيفية تأثير السحب على كمية الإشعاع الحراري البعيد الذي يهرب إلى الفضاء.

3. تحسين النماذج المناخية القطبية والعالمية

من خلال ملء الثغرات في معرفتنا بميزانية الطاقة الأرضية*، ستعمل PREFIRE على تحسين فهمنا لما يدفع فقدان الجليد القطبي على اليابسة والبحر، والأسئلة المتعلقة بارتفاع مستوى سطح البحر. سيساعد ذلك الباحثين في توقع كيف سيتغير تبادل الحرارة بين الأرض والفضاء في المستقبل، وكيف ستؤثر هذه التغييرات على ذوبان الصفائح الجليدية ودرجات الحرارة الجوية والطقس العالمي. ستكون بيانات PREFIRE متاحة للجمهور من خلال مركز بيانات علوم الغلاف الجوي التابع لناسا.

4. توفير منصة منخفضة التكلفة للإجابة على الأسئلة الحرجة

تستخدم أقمار PREFIRE *CubeSats تقنيات متقدمة في قياس الطيف* لقياس العمليات المرتبطة بذوبان الجليد وتشكيله، وذوبان الثلج وتراكمه، والتغيرات في الغطاء السحابي. يمكن للقمر الصناعي الذي يعاود زيارة نفس المنطقة من الأرض كل بضعة أيام مراقبة التغيرات الموسمية التي يمكن للباحثين استخدامها لتحسين النماذج المناخية*. ولكن لمتابعة التفاعلات بين سطح الأرض والغلاف الجوي، مثل كمية الغطاء السحابي التي تؤثر مؤقتًا على درجة حرارة المنطقة تحتها، تتطلب قياسات أكثر تكرارًا. يمكن لقمرين صناعيين في مدارات قريبة من القطبين، يمران فوق نقطة معينة على الأرض في أوقات مختلفة، مراقبة هذه الظواهر القصيرة الأجل.

المصطلحات الأساسية

• • الأشعة تحت الحمراء البعيدة (Far-Infrared): جزء من الطيف الكهرومغناطيسي يمتد لأطوال موجية أطول من الأشعة تحت الحمراء القريبة، ويكون عادةً أكثر من 15 ميكرومتر، ويستخدم لقياس الحرارة التي تشعها الأجسام.
  • CubeSats: أقمار صناعية صغيرة تُستخدم لأغراض علمية وتقنية، تتميز بحجمها الصغير وكلفتها المنخفضة مقارنة بالأقمار الصناعية التقليدية.
  • ميزانية الطاقة الأرضية (Earth’s energy budget): التوازن بين كمية الطاقة التي تستقبلها الأرض من الشمس وكمية الطاقة التي تشعها إلى الفضاء. تلعب دورًا حيويًا في فهم مناخ الأرض وتغيراته.
  • النماذج المناخية (Climate models): أدوات رياضية تستخدم لمحاكاة التفاعلات المعقدة بين الغلاف الجوي والمحيطات والأرض والجليد، بهدف دراسة التغيرات المناخية والتنبؤ بها.
  • الطيف: النطاق الكامل للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشمل جميع أنواع الضوء من موجات الراديو ذات الأطوال الموجية الطويلة إلى أشعة غاما ذات الأطوال الموجية القصيرة.