Essas imagens do AIM vão de 6 a 18 de junho de 2021, quando a temporada de nuvens noturnas do hemisfério norte estava em pleno andamento. As cores – do azul escuro ao azul claro e branco brilhante – referem-se ao albedo das nuvens, que se refere à quantidade de luz que a superfície reflete em comparação com a luz solar total que incide sobre ela. Objetos com alto grau de albedo são brilhantes e refletem muita luz. Objetos que não refletem muita luz têm baixo albedo e são escuros. Crédito: NASA / HU / VT / CU-LASP / AIM / Joy Ng
Como a mesosfera é muito mais fina do que a parte da atmosfera em que vivemos, os efeitos do aumento dos gases do efeito estufa, como o dióxido de carbono, são diferentes do aquecimento que sentimos na superfície. Um pesquisador comparou o lugar em que vivemos, a troposfera, a uma colcha mais grossa.
“A atmosfera é muito densa perto da superfície da Terra”, disse o co-autor do estudo James Russell e um cientista atmosférico da Universidade Hampton, na Virgínia. “O CO2 retém o calor da mesma forma que um edredom retém o calor do corpo e o mantém aquecido.” Na baixa atmosfera, muitas moléculas estão muito próximas e elas facilmente prendem e transferem o calor da Terra entre si, mantendo um calor semelhante a uma colcha.
Isso significa que menos calor da Terra atinge a camada superior e mais fina do que a camada do meio. Lá, as partículas são poucas e distantes entre si. Como o dióxido de carbono também emite calor com eficiência, qualquer calor capturado pelo dióxido de carbono escapa para o espaço antes de encontrar outra molécula para absorver. Como resultado, mais gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono, significam que mais calor é perdido para o espaço – e a alta atmosfera está esfriando. Conforme o ar esfria, ele encolhe, da mesma forma que um balão faria se você o colocasse no freezer.
Esse resfriamento e contração não foram surpreendentes. “Os modelos mostram esse efeito”, disse Brenta Thriaraja, cientista atmosférico da Virginia Tech que contribuiu para o estudo ao longo dos anos. “Teria sido ainda mais estranho se nossa análise dos dados não tivesse mostrado isso.”
Embora estudos anteriores tenham observado esse resfriamento, nenhum usou um registro de dados desse comprimento ou demonstrou a contração da alta atmosfera. Os pesquisadores dizem que essas novas descobertas fortalecem sua confiança em nossa capacidade de modelar mudanças complexas na atmosfera superior.
A equipe analisou como a temperatura e a pressão mudaram ao longo de 29 anos, usando os três conjuntos de dados que cobriram os céus de verão nos pólos norte e sul. Eles examinaram a extensão do céu 30 a 60 milhas acima da superfície. Na maioria das altitudes, a atmosfera esfria à medida que o dióxido de carbono aumenta. Esse efeito significa que a altura de qualquer pressão atmosférica diminui à medida que o ar esfria. Em outras palavras, a atmosfera estava encolhendo.
Atmosfera média da Terra
Embora o que acontece na atmosfera não afete diretamente os humanos, a área é importante. O limite superior da atmosfera, 50 milhas acima da Terra, é onde as temperaturas atmosféricas mais frias estão localizadas. É também onde a atmosfera neutra começa a fazer a transição para os gases fracos e eletricamente carregados na ionosfera.
Ainda mais alto, 150 milhas acima da superfície, os gases atmosféricos causam o arrasto dos satélites, o atrito que puxa os satélites para fora da órbita. As nuvens de satélite também ajudam a se livrar do lixo espacial. À medida que a mesosfera encolhe, o resto da atmosfera superior afunda com ela. À medida que a atmosfera encolhe, as nuvens dos satélites podem diminuir – interfere menos com os satélites em funcionamento, mas também deixa mais lixo espacial na órbita baixa da Terra.
Este gráfico mostra as camadas da atmosfera terrestre. Clique para explorar em tamanho real. crédito: NASA
A atmosfera também é conhecida como nuvens de gelo azuis brilhantes. Elas são chamadas de nuvens noturnas ou nuvens médio-polares, assim chamadas porque vivem na atmosfera e tendem a se reunir em torno dos pólos norte e sul. As nuvens se formam no verão, quando a atmosfera é composta por três componentes de produção de nuvens: vapor de água, temperaturas extremamente baixas e poeira de meteoritos queimando nesta parte da atmosfera. Nuvens noturnas iluminadas foram vistas no norte do Canadá em 20 de maio, dando início à temporada de nuvens noturnas no hemisfério norte.
Como as nuvens são sensíveis à temperatura e ao vapor d’água, elas são um sinal útil de mudança na atmosfera. “Nós entendemos a física dessas nuvens”, disse Bailey. Nas últimas décadas, as nuvens têm atraído a atenção dos cientistas por se comportarem de maneira estranha. Eles estão ficando mais brilhantes, desviando-se dos pólos, aparecendo mais cedo do que o normal. E a, Parece que tem mais deles do que nos anos anteriores.
“A única maneira que você esperaria que mudasse dessa forma é que a temperatura esfriasse e o vapor d’água aumentasse”, disse Russell. Baixas temperaturas e abundância de vapor d’água estão associadas às mudanças climáticas na alta atmosfera.
Russell é atualmente o principal investigador do AIM, abreviação de Aeronomy of Ice in the Mesosphere, o mais novo dos três satélites que contribuíram com dados para o estudo. Russell serviu como comandante em todas as três missões da NASA: AIM, o instrumento SABRE em TIMED (Atmosfera, Ionosfera e Mesosfera Energética e Dinâmica), e o instrumento HALOE no UARS (Satélite de Pesquisa da Atmosfera Superior) aposentado desde então.
TIMED e AIM foram lançados em 2001 e 2007, respectivamente, e ambos ainda estão em execução. A missão UARS durou de 1991 a 2005. “Sempre pensei que poderíamos colocá-los juntos em um estudo de mudança de longo prazo”, disse Russell. Ele disse que o estudo demonstra a importância das observações espaciais de longo prazo em todo o mundo.
No futuro, os pesquisadores esperam exibições mais impressionantes de nuvens noturnas se afastando dos pólos. Como essa análise se concentrou nos pólos no verão, Bailey disse que planeja examinar esses efeitos por períodos mais longos e – depois das nuvens – estudar um trecho mais amplo da atmosfera.