Humo en la estratosfera

Una de las ventajas de ser un astronauta que vive y trabaja en la Estación Espacial Internacional, EEI, es la posibilidad de ver hasta 16 amaneceres y atardeceres todos los días. Los astronautas los fotografían ocasionalmente desde la Cúpula , el mirador lleno de ventanas en el módulo Tranquility de la estación espacial.

La estructura en forma de cúpula permite a los astronautas mirar hacia los lados en lugar de simplemente hacia abajo y fotografiar fácilmente el borde de la atmósfera y el horizonte, que a veces se denomina extremidad terrestre.

Desde una altitud promedio de 400 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, los tonos brillantes de naranja y rojo a lo largo de la extremidad curva de nuestro planeta a menudo son impresionantes. También muestran un área de considerable interés científico.

“Durante los atardeceres y los amaneceres, el Sol está cerca del horizonte, por lo que la luz tiene que viajar a través de la atmósfera antes de llegar a la estación espacial”, explicó el científico atmosférico de la NASA Jean-Paul Vernier. "Esto le da a los gases y partículas la oportunidad de dispersar la luz en ciertas partes del espectro".

Las fotografías de los astronautas pueden ser especialmente útiles para visualizar aerosoles en la estratosfera, una capa de la atmósfera que comienza aproximadamente a 7 kilómetros por encima de la superficie cerca de los polos y 20 kilómetros por encima de la superficie más cerca del ecuador. “Una de las cosas clave de las fotografías de extremidades como esta es que pueden decirnos la distribución vertical de las columnas de aerosol”, dijo Vernier.

En la fotografía de arriba, la presencia de pequeñas partículas de aerosoles en el aire , como sal marina y polvo, probablemente haya coloreado el aire de naranja en la parte inferior de la atmósfera sobre el Océano Atlántico Sur el 12 de febrero de 2020. Algunas de las partículas pequeñas se dispersan longitudes de onda más cortas (luz azul y verde) más que otras longitudes de onda, enriqueciendo la luz tenue que queda con rojos y naranjas. Más arriba, los aerosoles son raros y las moléculas de gas dispersan principalmente la luz, haciendo que esa parte de la atmósfera parezca azul.

En el medio, una capa de humo concentrada se encuentra entre 23 y 30 kilómetros en la estratosfera. El humo se elevó allí por un brote inusualmente feroz de incendios forestales en Australia en 2019-2020. Varios incendios extremos formaron altas nubes de pirocúmulos que elevaron el humo de los incendios forestales más alto de lo que los científicos habían observado con satélites. La segunda imagen muestra una vista más cercana de la columna de humo. La siguiente imagen muestra el humo de los mismos incendios observados por el satélite CALIPSO el 23 de enero de 2020.

Vernier está trabajando con el equipo Crew Earth Observations de la NASA , que entrena a los astronautas y desarrolla procedimientos sobre cómo tomar fotografías de tales columnas de aerosoles para que tanto los científicos como los no especialistas puedan visualizar mejor el papel que los aerosoles estratosféricos pueden tener en el clima. Su objetivo más reciente fue las cenizas volcánicas que alcanzaron la estratosfera después de la erupción del volcán La Soufrière en abril de 2021.

Si bien las cámaras generan algunas de las imágenes más dramáticas de la estación espacial, los científicos de la NASA también tienen otro sensor para estudiar la atmósfera desde esa plataforma. El Experimento de gas y aerosoles estratosféricos III (SAGE-III) observa la extremidad de la Tierra al amanecer y al atardecer y utiliza una técnica llamada ocultación solar para observar el ozono, los aerosoles y el vapor de agua en la estratosfera. SAGE III se instaló en la ISS en 2017, el último de una línea de cuatro instrumentos volados en satélites desde finales de la década de 1970.

“La estratosfera es bastante diferente a la troposfera”, dijo Vernier. "Y los fotógrafos astronautas y los sensores de visión de las extremidades están bien posicionados para verla". Una de las diferencias más obvias es la temperatura. A diferencia de la troposfera, la estratosfera se calienta a medida que aumenta la altura debido a reacciones químicas que involucran al ozono. Las temperaturas en la parte más baja de la estratosfera promedian alrededor de -55 ºC (-67 ºF). En la parte superior de la estratosfera, aumentan a aproximadamente -15 ° C (5 ° F).

Otra diferencia son las nubes. Aunque es común en el aire turbulento y húmedo de la troposfera, las nubes están en su mayoría ausentes del aire seco de la estratosfera. Las excepciones son espectaculares, incluidas las cimas ocasionales que sobrepasan las tormentas eléctricas que asoman desde abajo o la aparición de tenues nubes polares estratosféricas.

“Si bien existen instrumentos sofisticados para estudiar la estratosfera, a menudo es un área gris para los no expertos debido a la falta de imágenes que muestren esta capa. Aunque muchas personas han volado a través de la estratosfera en un avión, no tienen mucha idea de cómo es ”, dijo Vernier. "Al hacer que los astronautas tomen fotografías del horizonte de la Tierra al atardecer y al amanecer, esperamos comunicar la ciencia estratosférica más fácilmente y demostrar por qué los instrumentos que estudian esta capa, como SAGE III, son tan importantes".

La fotografía del astronauta ISS062-E-5419 se adquirió el 12 de febrero de 2020 con una cámara digital Nikon D5 que utiliza una lente de 400 milímetros y es proporcionada por la Instalación de Observaciones de la Tierra de la tripulación de la ISS y la Unidad de Ciencias de la Tierra y Teledetección del Centro Espacial Johnson. La imagen fue tomada por un miembro de la tripulación de la Expedición 61. La imagen se ha recortado y mejorado para mejorar el contraste, y se han eliminado los artefactos de la lente. El Programa de la Estación Espacial Internacional apoya al laboratorio como parte del Laboratorio Nacional de la ISS ayudar a los astronautas a tomar fotografías de la Tierra que serán de gran valor para los científicos y el público, y hacer que esas imágenes estén disponibles gratuitamente en Internet. Foto de cúpula de Samantha Cristoforetti publicada originalmente por la Agencia Espacial Europea aquí. Historia de Adam Voiland.

NASA Earth Observatory