La Nasa prepara el lanzamiento en la próxima primavera de la misión Prefire (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment), dos CubeSats que serán enviados al espacio para estudiar cuánto calor absorbe y emite el planeta desde sus regiones polares. Estas mediciones servirán de base para los modelos climáticos y de hielo.
Los dos nuevos satélites en miniatura de la Nasa comenzarán a cruzar la atmósfera de la Tierra dentro de unos meses, detectando el calor perdido en el espacio. Sus observaciones desde las regiones más escalofriantes del planeta ayudarán a predecir cómo cambiarán el hielo, los mares y el clima ante el calentamiento global.
Aproximadamente del tamaño de una caja de zapatos, los CubeSats comprenden la misión llamada Prefire. Equipados con tecnología probada en Marte, su objetivo es revelar por primera vez el espectro completo de la pérdida de calor de las regiones polares de la Tierra, haciendo que los modelos climáticos sean más precisos.
Prefire ha sido desarrollado conjuntamente por la Nasa y la Universidad de Wisconsin-Madison, con miembros del equipo de las universidades de Michigan y Colorado. La misión comienza con el presupuesto energético de la Tierra. En un acto de equilibrio planetario, lo ideal sería que la cantidad de energía térmica que el planeta recibe del Sol se compensara con la cantidad que irradia desde el sistema terrestre hacia el espacio. La diferencia entre la energía entrante y saliente determina la temperatura de la Tierra y da forma a nuestro clima.
Las regiones polares desempeñan un papel clave en el proceso, actuando como las aletas del radiador de la Tierra. La agitación del aire y el agua, a través del clima y las corrientes oceánicas, mueve la energía térmica recibida en los trópicos hacia los polos, donde se emite como radiación térmica infrarroja, el mismo tipo de energía que se siente en una lámpara de calor. Alrededor del 60% de esa energía fluye hacia el espacio en longitudes de onda del infrarrojo lejano que nunca han sido medidas sistemáticamente.
Prefire puede cerrar esa brecha. «Tenemos el potencial de descubrir algunas cosas fundamentales sobre cómo funciona nuestro planeta», dijo Brian Drouin, científico e investigador principal adjunto de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en el sur de California.
«En las proyecciones climáticas, gran parte de la incertidumbre proviene de lo que no sabemos sobre los polos Norte y Sur y con qué eficiencia se emite la radiación al espacio», dijo. «La importancia de esa radiación no se comprendió durante gran parte de la era espacial, pero ahora lo sabemos y pretendemos medirla».
Cada satélite, que se lanzará desde Nueva Zelanda con dos semanas de diferencia en mayo, llevará un espectrómetro infrarrojo térmico. Los instrumentos diseñados por el JPL incluyen espejos y detectores de formas especiales para dividir y medir la luz infrarroja. La Mars Climate Sounder del Mars Reconnaissance Orbiter de la Nasa utiliza una tecnología similar para explorar la atmósfera y el clima del Planeta Rojo.
Miniaturizar los instrumentos para que quepan en CubeSats fue un desafío para el equipo de ingeniería de Prefire. Desarrollaron un diseño reducido optimizado para las condiciones comparativamente cálidas de nuestro propio planeta. Con un peso de menos de tres kilogramos, los instrumentos realizan lecturas utilizando un dispositivo llamado termopar, similar a los sensores que se encuentran en muchos termostatos domésticos.
Para maximizar la cobertura, los gemelos Prefire orbitarán la Tierra a lo largo de caminos diferentes, superponiéndose cada pocas horas cerca de los polos.
Desde la década de 1970, el Ártico se ha calentado al menos tres veces más rápido que cualquier otro lugar de la Tierra. El hielo marino invernal se ha reducido en más de 41.200 kilómetros cuadrados por año, una pérdida del 2,6% por década en relación con el promedio de 1981-2010. También se está produciendo un cambio en el lado opuesto del planeta: las capas de hielo de la Antártida están perdiendo masa a un ritmo promedio de alrededor de 150.000 millones de toneladas por año.
Las implicaciones de estos cambios son de gran alcance. Las fluctuaciones del hielo marino dan forma a los ecosistemas polares e influyen en la temperatura y la circulación del océano. El agua de deshielo de las capas de hielo de un kilómetro de espesor en Groenlandia y la Antártida es responsable de aproximadamente un tercio del aumento del nivel medio global del mar desde 1993.
«Si cambias las regiones polares, también cambias fundamentalmente el clima en todo el mundo», dijo Tristan L’Ecuyer, profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de la misión. «Tormentas extremas, inundaciones, erosión costera: todas estas cosas están influenciadas por lo que sucede en el Ártico y la Antártida».
Para comprender y proyectar tales cambios, los científicos utilizan modelos climáticos que tienen en cuenta muchos procesos físicos. La ejecución de los modelos varias veces (cada vez bajo condiciones y supuestos ligeramente diferentes) da como resultado un conjunto de proyecciones climáticas. Las suposiciones sobre parámetros inciertos, como la eficiencia con la que los polos emiten radiación térmica, pueden afectar significativamente las proyecciones.
Prefire proporcionará nuevos datos sobre una variedad de variables climáticas, incluida la temperatura atmosférica, las propiedades de la superficie, el vapor de agua y las nubes. En última instancia, más información producirá una visión más precisa de un mundo en constante cambio, afirmó L’Ecuyer. «A medida que nuestros modelos climáticos converjan, comenzaremos a comprender realmente cómo será el futuro en el Ártico y la Antártida», añadió.
