Le laboratoire volant DC-8 de la NASA à Kona, Hawaii, sur le premier déploiement d'ATom en août 2016. Crédit :NASA/Roisin Commane
La Terre est une planète qui respire au gré des saisons. En hiver, les gaz atmosphériques et la pollution de l'air s'accumulent, attendre en dormance que le printemps et l'été apportent le soleil et la flore, provoquant des transformations qui modifient la composition des gaz dans l'atmosphère. Une mission aéroportée de la NASA effectuera un relevé mondial de ces transformations saisonnières en survolant le cœur de l'hiver dans l'hémisphère nord, dans l'été ensoleillé de l'hémisphère sud et vice-versa.
Ce sera le deuxième relevé atmosphérique réalisé par la Tomographie Atmosphérique, ou mission Atom, qui a volé pour la première fois en juillet et août, 2016. L'équipe scientifique mesurera plus de 200 gaz ainsi que des particules en suspension dans l'air à bord du laboratoire volant DC-8 de la NASA. En particulier, ils s'intéressent aux polluants des gaz à effet de serre comme le méthane et l'ozone troposphérique, et des particules mal comprises comme le noir de carbone. La façon dont ces polluants interagissent et se déplacent sur la planète aidera les scientifiques à mieux comprendre la pollution de l'air et le changement climatique aujourd'hui et à l'avenir.
"Nous allons dans les régions polaires du nord au meilleur moment, " a déclaré Steven Wofsy, un scientifique de l'atmosphère à l'Université Harvard à Cambridge, Massachusetts, et le scientifique du projet Atom.
Cet hiver, ils s'attendent à observer l'accumulation de polluants en provenance d'Europe, les États Unis, Canada, nord de la Chine, et la Russie, qui restent piégés dans le dôme froid de la circulation hivernale jusqu'au printemps.
"Nous surveillerons cette chimie à l'aide d'instruments que personne n'avait auparavant, et nous allons vraiment commencer à comprendre ce qui se passe au fur et à mesure que ce truc s'accumule, ", a déclaré Wofsy. L'accumulation hivernale de gaz ouvre la voie aux processus chimiques qui se produisent dans l'atmosphère lorsque la lumière du soleil revient dans l'Arctique.
Pendant que le DC-8 vole, ces entrées collectent l'air dans plus de 20 instruments scientifiques à bord, qui mesurent divers gaz et polluants atmosphériques. Crédit :NASA/Roisin Commane
La lumière du soleil est énergie, et de la même manière qu'il soutient la vie sur Terre grâce à la photosynthèse des plantes, il entraîne également le système chimique dans l'atmosphère. Le rayonnement ultraviolet entrant fournit des photons à haute énergie qui peuvent déchirer les molécules de gaz, en les transformant en de nouveaux fragments hautement réactifs. L'un des objectifs scientifiques d'ATom est de comprendre ces processus photochimiques qui aident à éliminer les polluants et les gaz à effet de serre de l'atmosphère.
Ces processus photochimiques vont battre leur plein alors que la mission vole de l'Alaska vers l'océan Pacifique jusqu'en Nouvelle-Zélande et dans l'hémisphère sud l'été.
"Nous nous dirigeons vers l'hémisphère sud en prime time, " a déclaré Michael Prather, un scientifique de l'atmosphère à l'Université de Californie à Irvine et le scientifique adjoint du projet d'ATom. "C'est quand la lumière du soleil est là-bas. C'est la plus grande activité photochimique. C'est la plus grande activité biologique des océans austral."
Parce que l'hémisphère sud détient moins de masses terrestres et moins de la population mondiale, l'atmosphère australe est généralement plus propre que celle de l'hémisphère nord. Selon Prather, cela signifie qu'il sera potentiellement plus facile d'observer les gaz et les particules, notamment des plantes marines, qui réagissent avec les gaz déjà présents dans l'atmosphère. Les réactions liées à l'océan sont actuellement mal comprises et sont l'une des principales raisons pour lesquelles Atom réalise son enquête.
Le DC-8 vole aussi bas que 500 pieds au-dessus de la surface des océans puis monte jusqu'à 35, 000 pieds afin d'échantillonner des gaz à travers une gamme complète d'altitudes. Crédit :NASA
"Pour obtenir les détails dont nous avons besoin, pour tenter de mieux comprendre l'atmosphère, nous devons en étudier autant que possible afin que nous volions des profils verticaux à travers l'atmosphère de 500 pieds au-dessus de la surface de l'océan jusqu'à 35, 000 pieds, où volent les avions commerciaux, " a déclaré le chef de projet David Jordan du centre de recherche Ames de la NASA à Mountain View, Californie.
Pour le tour du monde, L'avion DC-8 de la NASA transportera plus de 20 instruments scientifiques qui mesurent à la fois les gaz majeurs et mineurs ainsi que les particules. L'avion a à peu près la taille d'un avion de ligne commercial de taille moyenne et est doté de soupapes d'admission pour échantillonner l'air. Il effectuera une série presque continue de descentes et de montées douces afin de capturer la partie la plus chimiquement active de l'atmosphère, de l'air humide relativement chaud au-dessus de la surface de l'océan ainsi que de l'air plus froid, l'air sec à son altitude maximale de 35, 000 pieds, et tout le reste.
Après un premier vol depuis le centre de recherche en vol Armstrong de la NASA à Palmdale, Californie, à l'équateur et retour, le DC-8 effectuera neuf arrêts en 28 jours, au départ de la Californie pour le pôle Nord, puis sous les tropiques, l'océan Austral autour de l'Antarctique, et à travers la pointe sud de l'Amérique du Sud avant de voler vers le nord au-dessus de l'océan Atlantique vers le Groenland, puis à travers l'océan Arctique jusqu'en Alaska. La dernière étape ramènera l'équipe scientifique en Californie.
La mission hivernale d'ATom sera le deuxième des quatre déploiements qui auront lieu jusqu'en 2018. Elle est financée par le programme Earth Venture de la NASA et gérée par le Earth Science Project Office d'Ames. Une équipe de plus de 100 personnes, scientifiques, ingénieurs, l'équipage de conduite et le personnel - à travers les agences gouvernementales et les universités soutiendront la mission à la fois dans les airs et depuis le sol.
