ExoMars在火星大峡谷发现隐藏的水

ExoMars在火星大峡谷发现隐藏的水

欧洲航天局和俄罗斯联邦太空局的ExoMars微量气体轨道器在火星引人注目的峡谷系统水手谷的中心发现了大量的水。 这些隐藏在火星表面下的水是由跟踪气体轨道器(TGO)的FREND仪器发现,该仪器正在绘制火星土壤最上层一米中的氢含量图(一种测量水含量的方法)。 火星上的跟踪气体轨道器 影像来源:ESA 虽然已知火星上存在水,但在火星寒冷的极地地区发现的水大部分以冰的形式存在。在赤道附近的火星表面没有发现水冰,因为这里的温度不足以使暴露的水冰保持稳定。 包括欧洲航天局的火星快车号在内的任务已经在火星低纬度地区寻找近地表的水,并发现了少量的水。近地表水是土壤中覆盖灰尘颗粒或被锁在矿物质中的冰。然而,这类研究只探索了火星的表面;火星地下可能存在被灰尘覆盖的更深的冰库。 “通过TGO,我们可以向下看这个尘土层以下一米,看看火星表面下面到底发生了什么——而且,至关重要的是,找到以前仪器无法检测到的富含水的‘绿洲’,”伊戈尔·米特罗凡诺夫说 俄罗斯科学院空间研究所,俄罗斯莫斯科; 新研究的主要作者; 和 FREND(精细分辨率超热中子探测器)中子望远镜的首席研究员。 位于俄罗斯莫斯科俄罗斯科学院空间研究所的伊戈尔·米特罗法诺夫说:“有了TGO,我们可以俯瞰尘土层一米以下,看看火星表面下到底发生了什么——关键的是,找到以前的仪器无法探测到的富含水的‘绿洲’。”他这项新研究的主要作者;以及FRED(精细分辨率超热中子探测器)中子望远镜的主要研究人员。 “FREND揭示了在巨大的峡谷系统水手谷中含有异常大量的氢的区域:假设我们看到的氢结合成水分子,那么似乎该区域近地表物质中有40%是水。” 这片富水区域的面积约为荷兰的大小,与坎多尔混沌深谷重叠,坎多尔混沌深谷是峡谷系统的一部分,被认为是我们在火星上寻找水的希望所在。 追踪中子 伊戈尔和他的同事分析了2018年5月至2021年2月FREND的观测结果,该结果通过探测中子而不是光来绘制火星土壤的氢含量。 “中子是在被称为‘银河宇宙线’的高能粒子撞击火星时产生;干燥的土壤比湿润的土壤释放更多的中子,因此我们可以通过观察土壤释放的中子来推断土壤中有多少水,”同为俄罗斯科学院空间研究所研究员的阿列克谢·马拉科夫补充道。“FREND独特的观测技术带来的空间分辨率远高于以往的类型测量,使我们现在能够看到以前没有发现的水的特征。” “我们发现水手谷的中心部分充满了水——远远超过了我们的预期。这非常像地球的永久冻土区,由于持续的低温,那里的水冰永久地存在于干燥的土壤下” ExoMars TGO绘制了水手谷中富含水的区域 影像来源:ESA 这些水可以是冰的形式,也可以是与土壤中其他矿物质化学结合的水。然而,其他的观测告诉我们,在火星的这一部分看到的矿物质通常只含有百分之几的水,比这些新的观测结果所证明的要少得多。“总的来说,我们认为这些水更有可能以冰的形式存在。”阿列克西说。 由于赤道附近的温度和压力条件,水冰通常在火星的这个区域蒸发。同样的道理也适用于化学结合的水:温度、压力和水合作用必须正确组合,以防止矿物质流失水分。这表明,为了保存水,一定有一些特殊的、目前尚不清楚的混合条件组合存在于水手谷中,或者说它正在以某种方式得到补充。 “这一发现是令人惊讶的第一步,但我们需要更多的观察来确定我们所处理的水的形式,”该研究的共同作者、荷兰ESTEC的Håkan Svedhem补充道,他是前ESA项目科学家,负责ExoMars示踪气体轨道器。 “这一发现是惊人的第一步,但我们需要更多的观察来确定我们正在处理的是什么形式的水。”研究合著者Håkan Svedhem补充说,他是欧洲航天局位于荷兰的ESTEC的项目科学家,也是前欧空局ExoMars微量气体轨道器的项目科学家。 “无论结果如何,这一发现都证明了TGO仪器拥有无与伦比的能力,让我们能够‘看到’火星表面以下的情况,并揭示了火星这一地区一个大型、不太深、易于开采的蓄水池。” 未来的探索 由于大多数未来的火星任务都计划在低纬度地区着陆,在这里找到这样一个蓄水池对未来的探索来说是一个令人兴奋的前景。 虽然火星快车已经在火星中纬度地区的地下深处发现了水的迹象,以及火星南极下方的深层液态水池,但这些潜在的蓄水池位于地下几公里处,这使得它们比任何在火星表面下发现的都更不容易开发和探索。 这一发现也使水手谷成为未来人类探索火星任务的更有希望的目标。作为太阳系中最大的峡谷,水手谷可以说是火星上最引人注目的景观,这一特征常常被比作地球大峡谷——尽管它比地球上的大峡谷要长十倍,深五倍。 堪德峡谷的透视视图 影像来源:ESA “这一结果确实证明了欧洲航天局和俄罗斯联邦太空局的ExoMars计划的成功。”欧洲航天局外火星跟踪气体轨道器项目科学家科林·威尔逊说。 “了解更多关于水在当今火星上存在的方式和位置,对于理解火星上曾经丰富的水发生了什么至关重要,并有助于我们寻找适宜居住的环境、过去生命的可能迹象,以及火星早期的有机物质。” TGO于2016年发射,是ExoMars项目两次发射中的第一次。2022年,欧洲火星车罗莎琳·富兰克林和俄罗斯地面平台卡札克将加入轨道飞行器,它们将共同努力研究火星上是否曾经存在生命。 参考来源: https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_discovers_hidden_water_in_Mars_Grand_Canyon

地球是一个水世界

地球是一个水世界

In this view from aboard the SpaceX Crew Dragon Endeavour, a pair of the International Space Station’s main solar arrays seemingly drape across the Earth’s horizon as the orbital lab soars 271 miles above the south Atlantic in between Argentina and South Africa. Earth is a pale, blue dot when seen from space because our home planet is 71 percent water. NASA monitors Earth’s water from space, the skies, ground stations on land, ships sailing the seas and even with apps on mobile phones. While Earth is so wet it looks blue from space, most of that water is saltwater. Less than three percent of Earth’s water is fresh water and nearly all of that water is frozen – locked up in polar ice caps,…

国际尖端的SWOT卫星探测全球水资源

国际尖端的SWOT卫星探测全球水资源

项目主管帕拉吉·瓦兹站(Parage Vaze)在正在组装SWOT卫星的JPL洁净室中。该航天器将帮助研究人员调查地球表面水的数量和分布,包括湖泊和河流中的淡水,以及海洋。 影像来源:美国宇航局/JPL-加州理工学院 那么,地表水和海洋地形图任务究竟是如何测量地球上的湖泊、河流和海洋中的流动情况的呢?一位非常忙碌的项目经理解释道。 有多少水在地球的湖泊、河流和海洋中流动?这个数字又是如何随时间变化的?即将到来的地表水和海洋地形(SWOT)任务计划找出答案。这颗SUV大小的卫星的目标发射日期是2022年底,它将测量地球上的水的高度。SWOT将帮助研究人员了解和跟踪世界各地的水(一种有限的资源)的数量和位置,成为NASA对地球表面水的第一次真正的全球调查。 这些数据将有助于监测洪泛区和湿地的变化,测量有多少淡水流入和流出地球的湖泊和河流并返回海洋,并以前所未有的规模跟踪海平面的区域变化。它将提供关于小型洋流的信息,支持受潮汐、海流、风暴潮、泥沙运输和水质问题影响的实时海洋行动。而SWOT收集的信息也将首次提供全球观测证据,证明被称为涡流的环流如何影响海洋的变化,比如海洋的能量和热量储存,以及碳如何在海洋环境中移动。 但在完成所有这些任务之前,工程师和技术人员需要完成航天器的建造。将为这颗巨大的卫星携带科学仪器的有效载荷正在南加州美国宇航局喷气推进实验室的洁净室中成形,那里正在进行严格的测试。然后在6月下旬,它将前往法国,在那里来自法国国家空间研究中心(CNES)的工程师和技术人员,他们的主要承包商泰利斯阿莱尼亚航天公司(Thales Alenia space)和喷气推进实验室将完成建造,并准备将卫星运往加州范登堡空军基地的发射场。 喷气推进实验室项目经理帕拉格·瓦兹(Parag vazy,发音为vah-zay)是确保与法国国家科学研究中心(CNES)同行蒂埃里·拉丰(Thierry Lafon)交接顺利进行的关键。作为一名训练有素的工程师,瓦兹已经在喷气推进实验室从事地球卫星任务25年了。他是几个测量海平面任务的项目经理,包括杰森-2、杰森-3和哨兵-6 迈克尔·弗莱利希卫星,该卫星于去年11月发射到近地轨道,当时SWOT正在喷气推进实验室进行组装。 SWOT是一个有着远大抱负和严格时间表的大卫星。瓦兹坐下来回答关于未来重要工作的问题。 这幅SWOT航天器的模拟图显示了卫星两侧的两根天线,以及大型太阳能电池板。这颗卫星将向研究人员提供关于地球地表水的数量和分布的大量信息——每天大约1TB的数据。 影像来源:美国宇航局/JPL-加州理工学院 SWOT最吸引你的是什么? 我觉得这次任务中淡水的部分最吸引我。海洋科学对于了解中长期气候变化和海平面上升对地球的影响至关重要。但我来自印度,我亲眼看到了人们为获得清洁淡水的困难。我从心底里相信,这将是下个世纪的挑战——甚至比寻找石油和能源替代品更重要。 SWOT将如何帮助应对这一挑战? 首先,理解一个问题需要信息。地球上有数以百万计的湖泊和河流是良好的淡水来源,但我们没有任何关于它们的真正一致的信息。人们所拥有的大部分信息来自于人口密集地区的地面仪器。 能够持续地测量这些不仅在人口密集地区,而且在其他没有被测量地区的湖泊和河流,将有助于科学研究。而且它还可以帮助寻找额外的淡水资源。SWOT将收集全球各地水域的信息,这些信息将免费提供给所有有需要的人。 SWOT将提供关于地球表面水的令人难以置信的高分辨率数据。它将使用什么工具来做到这一点? 我们有主要仪器——新型Ka波段雷达干涉仪[KaRIn]。它将雷达脉冲反射到水面上,同时用两个不同的天线接收返回的信号。这使我们能够三角测量水面的高度。这是一种高分辨率雷达,能够“看到”地球表面的河流和其他小型水体。在卫星两侧伸出约16英尺(5米)的天线,可以让卫星的探测范围覆盖天线两侧约30英里(50公里)的地球表面。 还有一个高度计可以垂直向下测量海洋表面的高度。这个仪器类似于我们在杰森-3和哨兵-6迈克尔·弗莱利希卫星上的高度计。我们拥有这种更传统的仪器,可以与KaRIn数据进行交叉验证。 我们还有一个辐射计。大气中的水汽会影响来自高度计或KaRIn的雷达脉冲的传播,这可能会影响表面高度的测量。辐射计可以让我们通过测量卫星和地球表面之间的水蒸气量来校正这一误差。 然后我们有一些精确的轨道定位仪器——包括一个全球定位系统——告诉我们卫星在太空中的地理位置。这就是卫星携带的科学仪器。 听起来卫星会产生大量的信息,SWOT将如何处理这些海量数据? 我们试图一天24小时,一周7天收集数据。所以总的来说,我们计划每天下行1TB的数据。我们需要增加一些有效载荷来处理所有这些信息。我们正在进行机载处理——不仅仅是压缩,而是对海洋数据进行实际处理——以帮助和管理卫星将海量数据发回给我们。我们还有一个独特的X波段下行链路系统,它的传输速度可达620Mbps以上。 建造这样一颗卫星需要多少工作? 在2010年左右,SWOT开始成为现实,此后,在美国和欧洲工作的工程师和科学家增加到数百人,其中一些人在这个项目上投入了他们职业生涯中的重要部分。这些团队必须经历许多尖端的开发挑战,不仅是在卫星上,而且在地面系统和算法上。 你所从事的许多任务都是与国际合作伙伴一起进行的。这一次包括CNES以及加拿大航天局和英国航天局。为什么这种合作是你工作的重要组成部分? 规划、执行和资助这些类型的任务真的是一个巨大的努力,它需要承诺和信任。我们之所以成功,是因为我们可以分担负担和风险。我们之所以能够做到这一点,是因为全球各地都表达了对这些卫星所收集的各类信息的需求。他们将帮助解决的问题是全球性的问题,而不仅仅是那些只发生在北美、欧洲或非洲等地的问题。 这项任务有什么让你夜不能寐? 什么都有,也没有。每天都有无数不同的挑战,其中许多是我无法预见的,即使有多年的经验。但是,我能够睡得着,因为我知道我们有非常有才华和敬业的人一起工作,以克服我们面临的任何困难。 关于该任务的更多信息 SWOT是由NASA和CNES联合开发,加拿大航天局(CSA)和英国航天局(UKSA)也有贡献。喷气推进实验室由位于加州帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理,领导着该项目的美国部分。对于飞行系统,NASA提供Ka波段雷达干涉仪(KaRIn),一个GPS科学接收器,一个激光逆反射器和一个双波束微波辐射仪。法国国家空间研究中心(CNES)提供多普勒轨道摄影和卫星辐射定位综合系统(DORIS)、天底高度计和KaRIn射频子系统(由英国航天局提供支持)。提供KaRIn大功率发射器组件。NASA正在提供相关的发射服务。 要了解更多关于这项任务的信息,请访问。 https://swot.jpl.nasa.gov/ 参考来源: https://www.nasa.gov/feature/jpl/international-cutting-edge-swot-satellite-to-survey-the-world-s-water

关于哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星你应该知道的5件事

关于哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星你应该知道的5件事

在这张图中,哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星(Sentinel-6 Michael Freilich)——世界上最新的海平面卫星——带着可展开的太阳能电池板绕地球轨道运行。 影像来源:美国宇航局/加州理工大学 这颗地球观测卫星将于11月发射,它将密切监测海平面,并提供大气数据,以支持天气预报和气候模型。 11月10日,世界上最新的地球观测卫星将从加利福尼亚州的范登堡空军基地发射。作为一个具有历史意义的美国-欧洲伙伴关系,哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星将开始一项为期五年半的主要任务,收集迄今为止关于全球海平面的最精确数据,以及海平面如何随着气候变化而上升。该任务还将收集大气温度和湿度的精确数据,这将有助于改善天气预报和气候模型。 这艘飞船是以迈克尔·弗雷里奇(Michael Freilich)博士的名字命名的。弗赖利奇博士是美国国家航空航天局(NASA)地球科学部的前主任,他不知疲倦地倡导推进卫星对海洋的测量。迈克尔·弗雷里奇卫星继承了ESA(欧洲航天局)哥白尼哨兵3号任务以及美国-欧洲TOPEX/Poseidon和jason-1,2和3系列海平面观测卫星的传统和遗产。Jason-3于2016年发射,目前正在提供以1992年TOPEX/Poseidon的观测数据为基础的数据。 在过去30年中,这些卫星的数据已成为进行太空海平面研究的金标准。 哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星的孪生兄弟哨兵6B号卫星计划在至少5年的时间里继续进行这些测量。 “这种连续的观测记录对于跟踪海平面上升和了解造成海平面上升的因素是至关重要的,”美国宇航局地球科学部主任凯伦·圣·日尔曼(Karen St. Germain)说。“有了哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星,我们确保这些测量在数量和精度上都有所提高。这一使命是对杰出的科学家和领导者的荣誉,它将继承迈克在海洋研究方面的成就。” 那么哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星将如何进一步加深我们对海洋和气候的了解呢?以下是你应该知道的五件事: 1、该航天器将提供信息,帮助研究人员了解气候变化是如何重塑地球海岸线,以及这种变化发生的速度。 地球的海洋与大气密不可分。海水吸收上升的温室气体所捕集的热量的90%以上,这会使海水膨胀。这种膨胀约占现代海平面上升的三分之一,其余部分则来自冰川和冰盖的融化水。 美欧六国联合哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星是一系列地球观测卫星中的下一个,该卫星将收集迄今为止最准确的海平面数据以及其随时间的变化。这项任务的数据具有毫米级的精度,可以使科学家精确地测量海平面高度并测量我们的海洋上升的速度。 影像来源:NASA喷气推进实验室/加州理工学院/美国国家海洋和大气管理局 在过去的二十年里,海洋上升的速度加快了,科学家预计在未来几年,海平面上升的速度还会加快。海平面上升将改变海岸线,增加潮汐和风暴带来的洪水。为了更好地了解海平面上升如何影响人类,研究人员需要长期的气候记录——哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星将帮助提供这方面的信息。 “哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星是海平面测量的一个里程碑。” 美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的项目科学家乔什·威利斯(Josh Willis)说。“这是我们第一次能够开发跨越整个十年的多颗卫星,这是因为我们认识到气候变化和海平面上升将继续存在。” 2、这颗卫星将看到以前的海平面任务无法看到的东西。 自2001年以来,通过监测全球海平面,杰森系列卫星已经能够追踪墨西哥湾流等大型海洋特征,以及厄尔尼诺和拉尼娜等绵延数千英里的天气现象。然而,测量海岸线附近可能影响船舶航行和商业捕鱼的较小的海平面变化超出了它们的能力。 哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星将收集更高分辨率的测量结果。更重要的是,它将包括先进的微波辐射计(AMR-C)仪器的新技术,与此次任务的波塞冬-4雷达高度计一起,将使研究人员能够看到这些更小,更复杂的海洋特征,特别是在海岸线附近。 3、哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星建立在一个非常成功的美国-欧洲伙伴关系的基础上。 哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星是美国宇航局和欧空局首次联合发射地球科学卫星,这标志着国际社会首次参与欧盟的地球观测计划——哥白尼计划。它延续了美国国家航空航天局、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及欧洲伙伴(包括ESA、政府间欧洲气象卫星开发组织(EUMETSAT)和法国国家空间研究中心(CNES))之间长达数十年的合作传统。 这些国际合作使人们能够获得比其他方式更多的资源和科学专门知识。研究人员利用从1992年发射TOPEX/Poseidon卫星开始的一系列美国-欧洲卫星任务收集的海平面数据发表了数千篇科学论文。 4、通过扩大全球大气温度数据记录,这项任务将帮助研究人员更好地了解地球气候是如何变化的。 气候变化不仅影响地球的海洋和表面;它会影响大气层的各个层面,从对流层到平流层。哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星上的科学仪器使用一种叫做无线电掩星的技术来测量地球大气的物理特性。 全球导航卫星系统——无线电掩星(GNSS-RO)仪器跟踪环绕地球运行的导航卫星发出的无线电信号。从哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星的视角来看,当一个卫星从哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星的地平线下降(或上升)时,它的无线电信号会穿过大气层。当它这样做时,信号变慢,频率改变,路径弯曲。这种现象被称为折射,科学家可以利用它来测量大气密度、温度和湿度的微小变化。 当研究人员将这些信息添加到目前太空中类似仪器的现有数据中,他们将能够更好地了解地球气候是如何随着时间变化的。 “就像对海平面的长期测量一样,我们也需要对大气变化的长期测量,以便更好地了解气候变化的全面影响。”JPL的GNSS-RO仪器科学家Chi Ao说。“无线电掩星是一种非常精确的方法。” 5、哨兵6号迈克尔·弗雷里奇卫星将通过向气象学家提供大气温度和湿度的信息来帮助改善天气预报。 该卫星的雷达高度计将收集海洋表面状况的测量数据,包括重要的波浪高度,而GNSS-RO仪器收集的数据将补充现有的大气观测数据。这些综合测量将为气象学家提供进一步的见解,以改善天气预报。此外,有关大气温度和湿度以及海洋上层温度的信息,将有助于改进跟踪飓风形成和演变的模型。 有关任务的更多信息 ESA、EUMETSAT、NASA和NOAA由欧洲委员会(ESA)、EUMETSAT、NASA和NOAA联合开发Sentinel-6/Jason-CS卫星,并获得了欧洲委员会的资助和CNES的技术支持。 NASA JPL为每颗哨兵6号卫星开发了三种科学仪器:AMR-C、GNSS-RO和激光反光镜阵列。NASA还为发射服务、支持NASA科学仪器运行的地面系统、其中两台仪器的科学数据处理器以及国际海洋表面地形科学团队提供支持。 要了解有关NASA对海平面上升的研究的更多信息,请访问: https://sealevel.nasa.gov

2020年,北极海冰覆盖范围最小值为有记录以来的第二低

2020年,北极海冰覆盖范围最小值为有记录以来的第二低

今年的北极海冰覆盖面积降至自上世纪70年代末现代记录开始以来的第二低水平。NASA和科罗拉多大学博尔德分校的国家冰雪数据中心(NSIDC)对卫星数据的分析显示,2020年的覆盖范围最小值(可能在9月15日达到)为144万平方英里(374万平方公里)。 在冬季,冻结的海水几乎覆盖了整个北冰洋和邻近海域。海冰经历了季节性的变化——在春末和夏季变薄和缩小,在秋季和冬季变厚和扩大。北极夏季海冰的范围可以影响当地生态系统、区域和全球气候模式以及海洋环流。在过去的二十年中,夏季北极海冰的最小覆盖范围显着下降。有记录以来的最低覆盖范围是2012年,去年的覆盖范围与今年持平,排在第二位。 北极海冰覆盖范围在9月15日达到了今年夏季最低水平,为有记录以来的第二低。 来源:NASA戈达德太空飞行中心 2020年春天,一股西伯利亚热浪提前拉开了今年北极海冰融化季节的序幕,随着北极气温比平均水平高出14至18华氏度(8至10摄氏度),海冰范围持续缩小。2020年北极海冰覆盖范围的最小范围比1981-2010年的年最小覆盖范围平均值低了95.8万平方英里(248万平方公里),而2020年是有记录以来最小覆盖范围第二次降到150万平方英里(400万平方公里)以下。 “今年北极真的非常温暖,而且融化季节开始得越来越早。”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的海冰科学家内森·库茨说。“融化季节开始的越早,流失的冰量就越多。” 薄冰也比厚冰融化得快。2007年和2012年海冰覆盖范围的急剧下降,加上夏季覆盖范围的普遍下降,导致在多个冬季形成的多年厚冰区域减少。此外,最近的一项研究表明,大西洋(通常深埋在较冷的北极水域之下)的较暖海水正慢慢向海冰底部靠近,并从下面使海冰变暖。 9月15日,北冰洋海冰覆盖面积达到了144万平方英里(374万平方公里)的最小值,为有记录以来的第二低。 影像来源:NASA科学可视化工作室 NSIDC主管马克·塞雷兹(Mark Serreze)表示,北极地区有连锁反应。较温暖的海洋温度会侵蚀更厚的多年期冰层,并且还会导致更薄的冰层开始在春季融化。在春季初融化得越早,就会形成更多的开阔水域,吸收太阳的热量,提高水温。 “随着海冰覆盖范围的缩小,我们所看到的是,我们正在继续失去那些常年覆盖的冰层。”塞雷兹说,“夏季,冰层在缩小,但也在变薄。海冰失去了覆盖范围,你也失去了厚厚的冰层。这是双重打击。” 他说,有记录以来第二低的海冰只是北部气候变暖的许多迹象之一,并指出西伯利亚的热浪、森林大火、中部北极地区的平均温度高于平均水平,以及永久冻土层的融化导致了俄罗斯的燃油泄漏。 参见: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/2020-arctic-sea-ice-minimum-at-second-lowest-on-record

冰川融化加速了区域淡水的消耗

冰川融化加速了区域淡水的消耗

挪威斯瓦尔巴群岛北极地区的一个小冰川,由美国宇航局的空中热带对流层顶实验(ATTREX)拍摄。这是冰层加速融化导致淡水资源枯竭的七个地区之一。 来源:NASA/John Sonntag 一项新的研究显示,在全球冰量损失最严重的地区中,有七个正在加速融化,而融化速度的加快正在耗尽数百万人赖以生存的淡水资源。 格陵兰岛和南极洲融化的冰对世界海洋的影响已得到充分证明。但是,导致20世纪海平面上升的最大因素是位于其他七个地区的冰盖和冰川融化:阿拉斯加、加拿大北极群岛、安第斯山脉南部、亚洲高山地区、俄罗斯北极地区、冰岛和挪威群岛斯瓦尔巴特群岛。北极的五个地区是冰量损失最多的地区。 根据NASA喷气推进实验室、加州大学欧文分校以及科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心的科学家们的研究,冰的融化速度正在加快,这不仅可能影响到海岸线,还可能影响到世界各地社区的农业和饮用水供应。这项研究由加州大学欧文分校地球系统科学研究生恩里科·西拉西领导。 研究人员的研究工作基于最近退役的美国-德国重力恢复和气候实验(GRACE)卫星以及它的继任者GRACE Follow On(于2018年发射)的数据计算得出,这七个地区平均每年损失超过2800亿吨冰。 GRACE和GRACE-FO数据的这种交互式可视化显示了从2010年到2020年地球重力的变化。这些变化可以帮助研究人员跟踪水从冰盖和冰川到海洋的重新分布。蓝色区域显示水量增加;红色表示水量损失。 2002年至2019年,在全球海平面上升的过程中,冰量的损失共造成了13毫米(0.5英寸)的海平面上升,而这一速度已从2002年的每年0.7毫米(0.028英寸)上升到2019年的每年0.9毫米(0.035英寸)。 与GRACE一样,GRACE-FO卫星在绕地球轨道运行时,不断地测量地球引力的微小变化。随着时间的推移,水分布的变化是地球上引力变化的最大来源,因此科学家可以利用引力变化的测量值来跟踪从冰盖和冰川到海洋的循环过程中水质量的变化。 GRACE是美国国家航空航天局和德国航空航天中心与德克萨斯大学奥斯汀分校合作完成的一项联合任务。GRACE-FO是NASA和德国地球科学研究中心的合作项目。它于2018年5月发射,距离GRACE最后一次进行测量已经过去了11个月。 维里科纳和她的合著者使用了一种最先进的建模工具,即来自NASA全球建模和同化办公室的“现代时代研究和应用回顾分析,版本2 (MERRA-2)”,缩小了GRACE结束与GRACE-FO引发之间的数据差距。 MERRA-2利用大量独立的观测数据集来提高其估计的精度。在这项研究中,研究人员指出MERRA-2的结果与GRACE和GRACE-FO数据相吻合的程度很高,这让他们对这些卫星在数据间隙期间观测到的结果有了高度的信心。 维里科纳说,基于对世界上数十万个冰川长达18年的长期精确测量的记录,大大提高了我们对冰川演变的了解。 她说:“这篇论文表明,除了GRACE之外,GRACE-FO还可以在全球范围内对高山冰川的命运进行精确,可靠的观测,这不仅对于了解海平面变化非常重要,对于管理我们的淡水资源也很重要。” 这项名为“GRACE和GRACE后续任务导致全球冰川和冰冠大规模消失的连续性”的研究发表在4月30日的《地球物理研究快报》上。 喷气推进实验室负责GRACE任务,并为NASA地球科学部管理GRACE-FO任务,该部门隶属于NASA华盛顿总部的科学任务理事会。位于加州帕萨迪纳市的加州理工学院为NASA管理喷气推进实验室。 有关GRACE和GRACE-FO的更多信息,请参见: https://www.nasa.gov/mission_pages/Grace/index.html https://gracefo.jpl.nasa.gov/mission/overview/

巨大的南极东部冰川特别容易受到气候影响

巨大的南极东部冰川特别容易受到气候影响

这张照片显示了南极洲东部丹曼冰川表面的涟漪在冰面上投下阴影。与2003年至2008年相比,现在的冰川融化速度更快。 来源:NASA 根据美国国家航空航天局喷气推进实验室和加州大学欧文分校的科学家们的一项新研究,从1996年到2018年,南极洲东部的丹曼冰川退缩了3.4英里(5.4公里)。他们对丹曼冰川的分析还表明,冰盖下的地面形状特别容易受气候变化的影响而退缩。丹曼冰川是一个单一的冰川,其冰量相当于南极洲西部的一半。 直到最近,研究人员还认为,东南极洲比西南极洲更稳定,因为与在南极洲西部观察到的冰川融化相比,东南极洲失去的冰川并不多。“南极东部一直被认为是威胁较小,但随着像丹曼这样的冰川受到冰冻圈科学界的密切关注,我们现在开始看到该地区潜在的海洋冰盖不稳定的证据。”喷气推进实验室项目高级科学家、UCI地球系统科学教授埃里克·里格诺特(Eric Rignot)说。 里格诺特补充说:“近年来,南极洲西部的冰融化速度越来越快,丹曼冰川的巨大规模意味着其对长期海平面上升的潜在影响也同样巨大。”如果丹曼冰川全部融化,将导致全球海平面上升约4.9英尺(1.5米)。 利用来自四颗卫星的雷达数据(这是意大利COSMO-SkyMed任务的一部分,该任务于2007年发射了第一颗卫星),研究人员能够辨别冰川与海洋的确切位置,以及冰川开始漂浮在海洋上的位置,也就是它的接地区域。科学家们还能够使用冰厚度及其在陆地上的速度数据揭示冰川各部分下方的地面轮廓。 此插图显示了南极东部登曼冰川下地面的垂直放大图像,包括其东部侧面下方的深槽(中心处为蓝色区域)。 来源:NASA’s Scientific Visualization Studio 冰盖下大约6英里(10公里)宽的山脊可保护丹曼冰川的东翼免于暴露在温暖的海水中。但是它的西翼超出了东翼约3英里(4公里),坐落在一个深而陡的槽上,槽底光滑,并向内陆倾斜。这种构造可能会将温暖的海水引入冰下,形成一个不稳定的冰盖。自20世纪80年代以来,被称为西风带的风越来越多地把温暖的海水吹向南极大陆。 喷气推进实验室的科学家、该研究的第一作者维吉尼亚·布兰卡托(Virginia Brancato)说:“由于丹曼西翼的形状,有可能出现温暖海水的入侵,这将导致快速且不可逆转的后退,并导致未来全球海平面上升。” 她的同事里格诺特指出,监测漂浮在海洋上的丹曼冰川部分也很重要,这部分冰川绵延9300平方英里(24000平方公里),包括沙克尔顿冰架和丹曼冰舌。 目前,冰川正以每年约10英尺(3米)的速度从底部向上融化。这比其9英尺(2.7米)的这比其9英尺(2.7米)的年融水平均值要高。它也高于2003年至2008年间南极东部冰架的平均融化速度,后者每年约为2英尺(0.7米)。要高。这也高于2003年至2008年间南极东部冰架的平均融化速度,后者平均融化速度每年约为2英尺(0.7米)。 该研究小组于3月23日在美国地球物理联合会的《地球物理研究快报》杂志上发表了他们的评估结果。 该项目由美国国家航空航天局的冰冻圈计划资助,并得到了意大利航天局和德国航天局的支持。数据和河床地形图是公开的。 参考来源: https://www.nasa.gov/feature/jpl/huge-east-antarctic-glacier-especially-susceptible-to-climate-impacts

北极冰的融化正在改变洋流

北极冰的融化正在改变洋流

2011年,NASA在执行ICESCAPE任务时拍摄到了北极海冰的照片,ICESCAPE的意思是“气候对北极太平洋环境的生态系统和化学的影响”。这是一项船载研究,旨在研究北极变化的条件如何影响海洋的化学和生态系统。 大部分研究是在2010年和2011年夏天在波弗特海和楚科奇海进行。 来源:NASA/Kathryn Hansen NASA的一项新研究显示,由于海冰迅速融化,北极的主要洋流更快,更湍急。洋流是脆弱的北极环境的一部分,现在已经被淡水淹没,这是人为引起的气候变化的结果。 利用12年的卫星数据,科学家们测量了这种被称为波弗特环流的环流是如何不稳定地平衡大量涌入的冷水和淡水的——这种变化可能会改变大西洋的洋流,并使西欧的气候变冷。 波弗特环流通过在海洋表面附近储存淡水来保持极地环境的平衡。风以顺时针方向绕着加拿大和阿拉斯加北部的北冰洋西部旋转,自然地从冰川融水、河流径流和降水中收集淡水。这种淡水在北极很重要,部分原因是它漂浮在温暖的咸水之上,有助于保护海冰免于融化,进而有助于调节地球的气候。在几十年的时间里,环流缓慢地将这些淡水释放到大西洋中,让大西洋洋流将其少量带走。 但自1990年代以来,该环流已积累了大量淡水-1,920立方英里(8,000立方公里)-几乎是密歇根湖的两倍。发表在《自然通讯》杂志上的这项新研究发现,淡水浓度增加的原因是夏季和秋季海冰的减少。几十年来,北极夏季海冰覆盖面积的减少使得波弗特环流更容易受到风的影响,风使环流旋转得更快,并将淡水截留在洋流中。 20多年来,持续的也在一个方向上拖曳着环流,增加了顺时针环流的速度和大小,并阻止了淡水离开北冰洋。这种持续数十年的西风对该地区来说是不同寻常的,在此之前,风向每5到7年就会改变一次。 科学家们一直在关注波弗特环流,以防风向再次改变。风向一旦改变,风向就会逆转环流,使环流逆时针方向流动,同时释放积聚的水。 “如果波弗特环流将过量的淡水排放到大西洋中,可能会减缓其循环。这将对西半球的气候产生影响,特别是在西欧。”这项研究的主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的极地科学家汤姆·阿米蒂奇说。 从北冰洋释放到北大西洋的淡水会改变地表水的密度。正常情况下,来自北极的水会把热量和水分流失到大气中,然后沉入海底,把来自北大西洋的水像传送带一样输送到热带地区。 这一重要的洋流被称为大西洋经向翻转环流,它将热量从热带温暖的海水输送到欧洲和北美等北纬地区,从而帮助调节地球的气候。如果其放慢速度,可能会对海洋生物和依赖它的群落产生负面影响。 “我们预计墨西哥湾暖流不会停止,但会受到影响。这就是为什么我们如此密切地监测波弗特环流的原因。”论文的合著者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的极地科学家阿莱克佩蒂说。 研究还发现,尽管波弗特环流由于风增加的能量而失去平衡,但水流通过形成小的、圆形的水漩涡排出了多余的能量。尽管湍流的增加有助于保持系统的平衡,但它有可能导致更多的冰融化,因为它将冷的淡水层与下面相对温暖的盐水层混合。融化的冰进而会改变海洋中的营养物质和有机物质的混合方式,对北极的食物链和野生动物产生重大影响。结果显示,在气候变化的影响下,随着海冰的消退,风和海洋之间出现了微妙的平衡。 佩蒂说:“这项研究表明,海冰的消失对我们的气候系统产生了非常重要的影响,而我们只是刚刚发现这一点。” 来源: https://www.nasa.gov/feature/jpl/arctic-ice-melt-is-changing-ocean-currents

木卫二的重制影像

木卫二的重制影像

2019 November 29 Galileo’s Europa Remastered Image Credit: NASA, JPL-Caltech, SETI Institute, Cynthia Phillips, Marty Valenti Explanation: Looping through the Jovian system in the late 1990s, the Galileo spacecraft recorded stunning views of Europa and uncovered evidence that the moon’s icy surface likely hides a deep, global ocean. Galileo’s Europa image data has been remastered here, using improved new calibrations to produce a color image approximating what the human eye might see. Europa’s long curving fractures hint at the subsurface liquid water. The tidal flexing the large moon experiences in its elliptical orbit around Jupiter supplies the energy to keep the ocean liquid. But more tantalizing is the possibility that even in the absence of sunlight that process could also supply the energy to support…

在遥远系外行星上发现的水气

在遥远系外行星上发现的水气

2019 September 17 Water Vapor Discovered on Distant Exoplanet Illustration Credit: ESA, NASA, Hubble; Artist: M. Kornmesser Explanation: Where else might life exist? One of humanity’s great outstanding questions, locating planets where extrasolar life might survive took a step forward recently with the discovery of a significant amount of water vapor in the atmosphere of distant exoplanet K2-18b. The planet and it parent star, K2-18, lie about 124 light years away toward the constellation of the Lion (Leo). The exoplanet is significantly larger and more massive than our Earth, but orbits in the habitable zone of its home star. K2-18, although more red than our Sun, shines in K2-18b’s sky with a brightness similar to the Sun in Earth’s sky. The discovery was made in…