19 فوريه 2009

فضاپيمای جديد ناسا به مطالعه دی اكسيد كربن اختصاص يافت

پرتاب ماهوارههای رصدخانه آمريكا و ژاپن به منظور نظارت بر گازهای گلخانهای

تصويرسازي يك هنرمند از رصدخانه ميزان كربن در مدار كه طبق جدول زمانبندي قرار است در 23 فوريه پرتاب شود.

نويسنده چريل پلرين (1)
عضو هیئت تحریریه

واشنگتن- رصدخانه مدارگرد كربن²  (OCO) ناسا از پايگاه نيروي هوايي واندربرگ در كاليفرنيا در 23 فوريه پرتاب خواهد شد كه اين اولين فضايپماي آمريكا است كه به مطالعه ميزان دياكسيد كربن در جو اختصاص يافته است؛ دي اكسيد كربن گازي گلخانهاي است كه در حال گرم كردن سياره زمين و تغيير آب و هواي جهان است.

فضاپيماي مذكور به مدت حداقل دو سال هر 16 روز يكبار سطح كره زمين را نقشه برداري خواهد نمود. دانشمندان جوّ و چرخه كربن از اطلاعات آن براي بهبود الگوهاي چرخه كربن، كاهش ابهامات در تخمين ميزان وجود دي اكسيد كربن در جوّ و رسيدن به پيش بينيهاي صحيحتر درباره تغيير آب و هواي جهاني، استفاده خواهند نمود.

اريك لانسن³  مدير اجرايي برنامه OCO ناسا در هيأت مديره مأموريتهاي علمي، در طي نشست 29 ژانويهگفت: "هرچند تقريباً مي دانيم كه به سبب تأثيرگذاريهاي انسان ساليانه چه ميزان دي اكسيد كربن به جوّ منتشر ميشود اما فقط مي توانيم علت حدود نيمي از دي اكسيد كربن را كه در جوّ باقي نميمانند، توضيح دهيم".

ديويد كريسپ⁴، محقق اصلي برنامه OCO در آزمايشگاه جت پروپولشن ناسا در كاليفرنيا، به America.gov گفت: اين رازِ واقعي دي اكسيد كربن است".

وي اظهار داشت كه فرآيندهاي طبيعي شامل فرآيندهاي اقيانوسها و تودههاي زيستي مانند جنگلها و گياهان " بيش از نيمي از دي اكسيد كربني را كه به جوّ ساتع ميكنيم، جذب مينمايند. برنامه OCO نه تنها ميزان دي اكسيد كربني را كه به اقيانوسها وارد ميشود در برابر ميزاني كه به تودههاي زيستي وارد ميشود ،را به ما نشان ميدهد بلكه همچنين به ما نشان خواهد داد كه دي اكسيد كربن به كجا ميرود".

جذب كنندههاي دي اكسيد كربن، كاهنده⁵  ناميده ميشوند. ساطع كنندههاي دي اكسيد كربن، مانند فرآيندهاي سوخت زغال سنگ، گاز طبيعي و نفت، که منابع ناميده ميشوند.

اكسيژن-كربن-اكسيژن

10000 سال قبل از آغاز انقلاب صنعتي در اواسط دهه 1700، سطوح دي اكسيد كربن كمتر از 1 درصد رشد داشت. از آن زمان تاكنون، سطوح دي اكسيد كربن 37 درصد افزايش يافته است.

قبل از صنعتي شدن ، ميزان غلظت دي اكسيد كربن در جوّ 280 ذره در ميليون بود. تا سال 2007 تقريباً بطور كامل به سبب فعاليتهاي انسانی ، اين ميزان به 383 ذره در ميليون رسيد.

تحقيق جيمز هانسن⁶  ، از مؤسسهي مطالعات فضايي گودارد⁷  ناسا در نيويورك، و همكارانش نشان داد كه  دي اكسيد كربن در جوّ زمين بايد به 450 ذره در ميليون يا كمتر از اين مقدار محدود گردد تا از رسيدن به نقطه بحراني خطرناك جلوگيري شود. در طي چندين دهه گذشته اين ميزان تقريباً ساليانه دو ذره در ميليون رشد كرده است.

بعد از پرتاب، OCO در مدار نزديك قطب زمين در ارتفاع 705 كيلومتري (440 مايلي) قرار خواهد گرفت. هر 8/98 دقيقه يك بار مدار را ميپيمايد و مسير مداري خود را هر 16 روز تكرار مينمايد و با آرايشي غيردقيق با  ديگر ماهوارههاي رصدخانه زميني متعلق به برنامه صورت فلكي عصر⁸  ناسا كه  A-Train ناميده ميشود، پرواز خواهد كرد. اين ماهورهها عبارتند از آئورا، پاراسول، كاليپسو، كلاودسِت و آگوآ⁹ .

ابزار علمي اين رصدخانه شامل سه طيف سنج موازي با وضوح بالا است كه در يك ساختار يكپارچه قرار گرفتهاند و از طريق يك تلسكوپ مشترك تغذيه ميشوند.

چالرز ميلر¹⁰  ، معاون محقق اصلي برنامهي OCO   در اين گزارش گفت: " OCO   يكي از چالش برانگيزترين سنجشها از گازهاي جوّي را كه تاكنون انجام شده است به دست خواهد داد. براي سنجش غلظتهاي دي اكسيد كربن در جهان بر خصيصههاي مولكولهاي فردي دياكسيد كربن تكيه خواهيم داشت و از اين خصيصهها براي حس كردن از راه دوردي اكسيد كربن از سطح زمين تا سطح فوقاني جوّ، استفاده خواهيم نمود".

مولكول دي اكسيد كربن از سه اتم تشكيل ميشود: اكسيژن-كربن-اكسيژن. حركتهاي منحصربفرد اتمها در اين مولكلول به عنوان اثرانگشت مولكول عمل مي كند.

ميلر گفت: "اين مولكولها ميتوانند نور را در طول موجهاي مادون قرمز جذب نمايند و اين حركتهاي ارتعاشي را برانگيزند. ما قصد داريم از اين خصيصه مولكولها در جهت شناسايي دي اكسيد كربن در جوّ بهره بگيريم".

منابع و كاهندهها

در 23 ژانويه، آژانس اكتشاف هوافضايي ژاپن¹¹  ماهوارهي رصدخانه گازهاي گلخانهاي ايبوكي ¹²  را كه GOSAT ناميده ميشود، به فضا پرتاب نمود. اين ماهواره به منظور سنجش غلظتهاي دي اكسيد كربن و متان در 56000 نقطه جوّ زمين طراحي شده است.

تيمهاي OCO و GOSAT از سال 2004 با يكديگر همكاري كردهاند تا اطلاعاتي را كه هر يك از فضاپيماها توليد ميكنند استاندارد نمايند و سنجشهاي آنان را مطابق با يك استاندارد تمام عيار، معتبر سازند. كريسپ اظهار داشت كه هر دو رصدكننده به دنبال سنجش دي اكسيد كربن ميباشند اما اهداف متفاوتي دارند.

كريسپ گفت كه مأموريت اوليه OCO سنجش كاهندههاي دي اكسيد كربن است كه معمولاً پراكنده هستند" و براي انجام اين كار در مقايسه با مأموريتي مانند  GOSAT، كه اساساً بر سنجش منابع دي اكسيد كربن متمركز است كه معمولاً موضعي و شديد ميباشند، ما به دقت بيشتر و سنجشهاي بيشتري نياز داريم". 

اين تالاب در جزيرهي پالميرا در اقيانوس آرام قرار دارد كه يكي از چندين كاهندههاي كربن زمين است.

طيف سنج تبدیل فوریر GOSAT دامنه وسيعي از رنگها را مورد سنجش قرار ميدهد و مي تواند دي اكسيد كربن و متان را در  زمانها و مكانهاي يكساني بسنجد. GOSAT در طي 3 روز 56000 سنجش را انجام ميدهد. OCO در طي 100 دقيقه36000 سنجش را انجام مي دهد.

كريسپ گفت: "هردو تيم GOSAT،  و تيم ما از نهايت توان دو فناوري متفاوت سنجشگر استفاده ميكنند تا اين سنجشها را انجام دهند."

وي افزود كه هم اكنون "هر چيزي كه درباره دي اكسيد كربن در جوّ زمين مي دانيم ،حاصل سنجشهايي است كه از طريق تقريباً 100 ايستگاه سطحي كه در سراسر زمين پراكندهاند، انجام شدهاند.  ما از اين ميزان به 36000 سنجش در هر بار پيمودن مدار زمين رسيدهايم"؛ يا تقريباً 8 ميليون سنجش در هر 16 روز. (نگاه كنيد به  "شبكه داوطلب به رديابي گازهاي گلخانهاي جهان كمك ميكند").

آنّا ميشالاك¹³  مدير تيم علمي OCO در دانشگاه ميشيگان، در اين گزارش گفت: "ما مي دانيم كه انتشار كربن به تغييرآب و هوا و متغير بودن آب و هوا كمك مي كند".

وي گفت: "آنچه كه دانشمندان چرخه كربن به دنبال دانستن آن ميباشند اين است كه چرا گياهان و اقيانوسها به اين اندازه كربن را جذب مي نمايند و چگونه اين روند در آينده تغيير ميكند. حجم اطلاعاتي كه OCO به دست خواهد داد، گامي عظيم در جهت پاسخگويي به این پرسش ها است".

اطلاعات بيشتر درباره رصدخانه مدارگرد كربن در تارنماي ناسا قابل دسترس است.

1.        . Cheryl Pellerin

2.        . Orbiting Carbon Observatory (OCO)

3.        . Eric Ianson

4.        . David Crisp

5.        . sink

6.        . James Hansen

7.        . Goddard Institute for Space Studies

8.        . Afternoon Constellation

9.        . Aura, Parasol, Calipso, Cloudsat and Aqua

10.     . Charles Miller

11.     . Japan Aerospace Exploration Agency

12.     . Greenhouse Gases Observing Satellite Ibuki

13.     . Anna Michalak