O Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA), um projeto conjunto da agência espacial americana (NASA) e do centro aeroespacial alemão (DLR) em que um telescópio infravermelho fica instalado na fuselagem de um avião Jumbo modelo Boeing 747SP, tem sido usado extensivamente para observar muitos objetos no universo, desde buracos negros a galáxias e até a Lua.
Porém, há uma década, o pesquisador alemão Heinz Hübers liderou uma equipe para melhorar um dos instrumentos infravermelhos do SOFIA – o Receptor Alemão para Astronomia em Frequências Terahertz (GREAT) – com uma nova tecnologia a laser. Ele percebeu que a atualização não só ajudaria a estudar o cosmos distante, mas também poderia ser usada muito mais perto de casa.
“O SOFIA olha através da atmosfera superior da Terra enquanto observa o universo distante, e eu pensei que seria fascinante algum dia coletar dados do instrumento GREAT que poderiam beneficiar os estudos de nossa própria atmosfera”, disse Hübers, diretor do Instituto de Sistemas de Sensoriamento Óptico do DLR e professor da Universidade Humboldt em Berlim. “Certamente não é para isso que você pensa em usar os instrumentos do SOFIA, mas guardei a ideia até ter a oportunidade de testá-la.”
E Hübers provou que isso pode ser feito. Ele publicou no último ano um artigo com ótimos dados que pela primeira vez mediu diretamente o oxigênio em uma das regiões menos compreendidas da atmosfera superior da Terra, a mesosfera e a termosfera inferior.
Os resultados do SOFIA confirmam de forma mais completa o que teoria, medições diretas e indiretas haviam previsto sobre a concentração de oxigênio nesta região atmosférica. Isso solidifica ainda mais parte da ciência básica sobre como a energia solar é trocada entre a superfície e o espaço. Os resultados foram publicados na Nature Communications Earth and Environment.
Os voos do Jumbo da NASA permitiram observar com o SOFIA uma forma particular de oxigênio não ligado, conhecido como oxigênio atômico, que é distinto do O2 vivificante encontrado na superfície da Terra. O oxigênio atômico desempenha um papel importante no resfriamento da atmosfera superior e, portanto, é usado para estimar as temperaturas nesta região.
Os modelos climáticos preveem que o aumento dos gases de efeito estufa aumentará as temperaturas na baixa atmosfera, mas diminuirá as temperaturas na mesosfera. Um monitoramento mais preciso da temperatura da mesosfera pode ajudar os pesquisadores a entender melhor a relação entre a atmosfera inferior e superior. As medições diretas do SOFIA melhoram essas estimativas de temperatura.
Começando a cerca de 30 milhas (48 km) acima da superfície da Terra, a mesosfera e a termosfera têm sido difíceis de estudar. Os telescópios terrestres são prejudicados pela distorção do vapor de água na baixa atmosfera. Satélites voando alto dependem de outras substâncias para inferir os níveis de oxigênio, mas não podem fazer medições diretas. Instrumentos que voaram em foguetes e até em ônibus espaciais na década de 1990 ofereceram um breve retrato dessas regiões.
Voando a cerca de 40.000 pés (12 km) de altitude, o Boeing 747SP permite ao SOFIA captar informações acima de 99,9% do vapor de água na atmosfera e a fuselagem é grande o suficiente para transportar os instrumentos infravermelhos necessários para medir diretamente o oxigênio.
Um tesouro de dados atmosféricos da Terra de muitas estações e locais já até existia no arquivo de dados brutos do SOFIA. No entanto, os astrônomos, interessados nas estrelas, sempre trataram os dados atmosféricos como “ruído” de fundo e os filtraram dos dados celestes procurados.
Embora Hübers tenha percebido que os dados atmosféricos poderiam ser valiosos, levou vários anos para desenvolver as ferramentas e processos certos para calibrá-los e analisá-los.
“Dado nossos sucessos anteriores e o forte sinal da Terra, fazia sentido criar as ferramentas necessárias para analisar o oxigênio atômico na atmosfera da Terra”, disse Hübers. “Embora os dados atmosféricos sejam realmente um subproduto de nossas observações astronômicas, estamos muito satisfeitos em ver que o SOFIA pode contribuir para uma melhor compreensão de nosso planeta.”
Informações da NASA