ستتوقف بعض الأقمار الصناعية التابعة لوكالة ناسا قريبًا عن إرسال البيانات إلى الأرض

في وقت ما خلال السنوات القليلة المقبلة – لا أحد يعرف بالضبط متى – سوف تنطفئ ثلاثة أقمار صناعية تابعة لناسا، كل منها ثقيل مثل الفيل.

إنهم ينجرفون بالفعل ويفقدون ارتفاعهم شيئًا فشيئًا. لقد ظلوا يحدقون في الكوكب منذ أكثر من عقدين من الزمن، وهي فترة أطول بكثير مما توقعه أي شخص، مما يساعدنا على التنبؤ بالطقس، وإدارة حرائق الغابات، ومراقبة تسرب النفط، وغير ذلك الكثير. لكن العمر يلحق بهم، وسرعان ما سيرسلون آخر إرسالاتهم ويبدأون سقوطهم البطيء والأخير على الأرض.

إنها لحظة يخشاها العلماء.

عندما يتم إيقاف تشغيل المركبات المدارية الثلاثة – Terra وAqua وAura – فإن الكثير من البيانات التي كانوا يجمعونها ستنتهي معها، ولن تعوض الأقمار الصناعية الأحدث كل هذا التباطؤ. سيتعين على الباحثين إما الاعتماد على مصادر بديلة قد لا تلبي احتياجاتهم المحددة أو البحث عن حلول بديلة للسماح باستمرار سجلاتهم.

ومع بعض البيانات التي تجمعها هذه الأقمار الصناعية، يصبح الوضع أسوأ من ذلك: لن تستمر أي أدوات أخرى في جمعها. وفي غضون سنوات قليلة، ستصبح السمات الجميلة التي تكشفها عن عالمنا أكثر غموضًا.

وقالت سوزان سولومون، عالمة كيمياء الغلاف الجوي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “إن فقدان هذه البيانات التي لا يمكن تعويضها أمر مأساوي بكل بساطة”. “في الوقت الذي يحتاج فيه الكوكب بشدة إلى التركيز على فهم كيفية تأثرنا به، وكيف نؤثر عليه، يبدو أننا نائمون بشكل كارثي على عجلة القيادة”.

المنطقة الرئيسية التي نغفل عنها هي طبقة الستراتوسفير، الموطن الأهم لطبقة الأوزون.

عبر الهواء الرقيق البارد في طبقة الستراتوسفير، تتشكل وتدمر جزيئات الأوزون بشكل مستمر، وتقذف وتكتسح، أثناء تفاعلها مع الغازات الأخرى. بعض هذه الغازات لها أصول طبيعية؛ والبعض الآخر هناك بسببنا.

وقال روس جيه سالويتش، عالم الغلاف الجوي في جامعة ميريلاند، إن إحدى الأدوات الموجودة على أورا، وهي مسبار الموجات الدقيقة، تمنحنا أفضل رؤية في هذه الدراما الكيميائية الغليظة. وقال إنه بمجرد اختفاء الهالة، فإن رؤيتنا سوف تصبح خافتة إلى حد كبير.

قال الدكتور سالويتش: في الآونة الأخيرة، أثبتت البيانات المستمدة من مسبار الأطراف بالموجات الدقيقة أهميته بطرق غير متوقعة. وأظهر مدى الضرر الذي لحق بالأوزون بسبب حرائق الغابات المدمرة في أستراليا في أواخر عام 2019 وأوائل عام 2020، وبسبب الانفجار البركاني تحت سطح البحر بالقرب من تونغا في عام 2022. وساعد في إظهار مقدار التلوث المستنفد للأوزون الذي يتصاعد إلى طبقة الستراتوسفير فوق الشرق. آسيا بواسطة الرياح الموسمية الصيفية في المنطقة.

وقال الدكتور سالويتش إنه إذا لم يتم قطع الاتصال بالإنترنت بهذه السرعة، فقد يساعد جهاز الصوت أيضًا في كشف لغز كبير. وقال: “إن سمك طبقة الأوزون فوق المناطق المأهولة بالسكان في نصف الكرة الشمالي لم يتغير تقريباً خلال العقد الماضي”. “يجب أن يتعافى. وهو ليس كذلك.

واعترف جاك كاي، المدير المساعد للأبحاث في قسم علوم الأرض التابع لوكالة ناسا، بمخاوف الباحثين بشأن نهاية المسبار. لكنه قال إن المصادر الأخرى، بما في ذلك الأدوات الموجودة على الأقمار الصناعية الأحدث، الموجودة على محطة الفضاء الدولية وهنا على الأرض، ستظل توفر “نافذة جيدة جدًا على ما يفعله الغلاف الجوي”.

وقال الدكتور كاي إن الحقائق المالية تجبر وكالة ناسا على اتخاذ “قرارات صعبة”. “هل سيكون من الرائع أن يبقى كل شيء إلى الأبد؟ قال: نعم. وأضاف أن جزءًا من مهمة ناسا يتمثل أيضًا في تقديم أدوات جديدة للعلماء، أدوات تساعدهم على النظر إلى عالمنا بطرق جديدة. وقال: “الأمر ليس هو نفسه، ولكن، كما تعلمون، إذا لم يكن كل شيء على حاله، فعليك أن تبذل قصارى جهدك”.

بالنسبة للعلماء الذين يدرسون كوكبنا المتغير، فإن الفرق بين نفس البيانات ونفس البيانات تقريبًا يمكن أن يكون كبيرًا. قد يعتقدون أنهم يفهمون كيف يتطور شيء ما. ولكن فقط من خلال مراقبتها بشكل مستمر، وبطريقة لا تتغير، على مدى فترة طويلة من الزمن، يمكنهم أن يكونوا واثقين بشأن ما يحدث.

حتى الاستراحة القصيرة في السجلات يمكن أن تخلق مشاكل. لنفترض أن الجرف الجليدي انهار في جرينلاند. وقال ويليام بي. غيل، الرئيس السابق للجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، إنه ما لم تكن تقيس ارتفاع مستوى سطح البحر قبل وأثناء وبعد، فلن تكون متأكدًا أبدًا من أن التغيير المفاجئ كان سببه الانهيار. وقال: “قد تتخيل ذلك، لكن ليس لديك سجل كمي”.

في العام الماضي، قامت وكالة ناسا باستطلاع آراء العلماء حول كيفية تأثير نهاية Terra وAqua وAura على عملهم. ورد على المكالمة أكثر من 180 منهم.

وفي رسائلهم، التي حصلت عليها صحيفة نيويورك تايمز من خلال طلب قانون حرية المعلومات، أعرب الباحثون عن مخاوفهم بشأن مجموعة واسعة من البيانات من الأقمار الصناعية. معلومات حول الجزيئات الموجودة في دخان حرائق الغابات وغبار الصحراء والأعمدة البركانية. قياسات سماكة السحب. خرائط دقيقة الحجم للغابات والمراعي والأراضي الرطبة والمحاصيل في العالم.

وكتب العلماء أنه حتى لو كانت هناك مصادر بديلة لهذه المعلومات، فقد تكون أقل تكرارًا، أو أقل دقة، أو تقتصر على أوقات معينة من اليوم، وكلها عوامل تحدد مدى فائدة البيانات.

تتبع ليز موير نهجًا عن قرب في دراسة الغلاف الجوي للأرض: من خلال تحليق الأجهزة عبره، على متن طائرات تحلق على ارتفاعات أعلى بكثير مما يمكن أن تصل إليه معظم الطائرات. وقال الدكتور موير، الذي يدرس في جامعة شيكاغو: «لقد دخلت في هذا المجال لأنه مثير ومن الصعب الوصول إليه». “من الصعب بناء أدوات تعمل هناك، ومن الصعب إجراء قياسات، ومن الصعب الحصول على طائرات تذهب إلى هناك.”

وقالت إن الأمر سيكون أكثر صعوبة بمجرد اختفاء الهالة.

وقال الدكتور موير إن الطائرات يمكنها أخذ عينات من كيمياء الغلاف الجوي مباشرة، ولكن لفهم الصورة الكبيرة، لا يزال العلماء بحاجة إلى الجمع بين قياسات الطائرات وقراءات الأقمار الصناعية. وقالت: “بدون الأقمار الصناعية، نحن هناك نلتقط لقطات بدون سياق”.

تركز الكثير من أبحاث الدكتور موير على السحب الجليدية الرقيقة التي تتشكل على ارتفاع يتراوح بين تسعة إلى 12 ميلًا فوق سطح الأرض، في واحدة من أكثر طبقات الغلاف الجوي غموضًا. تساعد هذه السحب على رفع درجة حرارة الكوكب، ولا يزال العلماء يحاولون معرفة كيفية تأثير تغير المناخ الناتج عن النشاط البشري عليها.

وقال الدكتور موير: “يبدو أننا سنتوقف عن مراقبة هذا الجزء من الغلاف الجوي، وبالضبط في الوقت الذي يتغير فيه”.

ستؤثر نهاية Terra وAqua على الطريقة التي نراقب بها محركًا مهمًا آخر لمناخنا: مقدار الإشعاع الشمسي الذي يستقبله الكوكب ويمتصه ويرتد إلى الفضاء. التوازن بين هذه الكميات – أو في الواقع عدم التوازن – يحدد مقدار ارتفاع درجة حرارة الأرض أو تبريدها. ولفهم ذلك، يعتمد العلماء على أدوات الغيوم التابعة لناسا ونظام الطاقة الإشعاعية للأرض، أو CERES.

في الوقت الحالي، تحلق أربعة أقمار صناعية باستخدام أدوات CERES: Terra، وAqua، بالإضافة إلى قمرين أحدث يقتربان أيضًا من نهايتهما. ومع ذلك، لا يزال يجري العمل على بديل واحد فقط. العمر المتوقع لها؟ خمس سنوات.

قال نورمان ج. لوب، عالم ناسا الذي يقود CERES: “في غضون السنوات العشر المقبلة، سننتقل من أربع مهمات إلى مهمة واحدة، وستكون المهمة المتبقية قد تجاوزت ذروتها”. “بالنسبة لي، هذا أمر مثير للقلق حقًا.”

في هذه الأيام، ومع صعود صناعة الفضاء الخاصة وانتشار الأقمار الصناعية حول الأرض، تستكشف وكالة ناسا وغيرها من الوكالات نهجا مختلفا لمراقبة كوكبنا. قد يكمن المستقبل في أدوات أصغر حجمًا وأخف وزنًا، تلك التي يمكن وضعها في المدار بتكلفة أقل وأكثر رشاقة مما كانت عليه في أيام Terra وAqua وAura.

وتقوم الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي بتطوير مثل هذا الأسطول لمراقبة الطقس والمناخ. يعمل الدكتور لوب وآخرون في وكالة ناسا على أداة خفيفة الوزن لمواصلة قياساتهم لتوازن طاقة الأرض.

ولكن لكي تكون مثل هذه التقنيات مفيدة، يقول الدكتور لوب، يجب أن تبدأ في الطيران قبل أن تختفي المركبات المدارية الحالية.

وقال: “أنت بحاجة إلى فترة جيدة وطويلة من التداخل لفهم الاختلافات، وحل مكامن الخلل”. “إذا لم يكن الأمر كذلك، فسيكون من الصعب جدًا الثقة في هذه القياسات، إذا لم تتح لنا الفرصة لإثباتها مقابل القياسات الحالية.”

وقال العلماء، بطريقة ما، إن الفضل لوكالة ناسا هو أن Terra وAqua وAura قد استمروا طوال هذه المدة. وقال وليد عبد العاطي، كبير العلماء السابق في ناسا ويعمل الآن في جامعة كولورادو بولدر: “من خلال مزيج من الهندسة الممتازة وكمية هائلة من الحظ، حصلنا على هذه الأشياء لمدة 20 عامًا حتى الآن”.

“لقد أصبحنا مدمنين على هذه الأقمار الصناعية. وقال الدكتور العبد العاطي: “نحن ضحايا نجاحنا”. وأضاف: “في النهاية، الحظ ينفد”.