Tillbaka 1993 mötte Carl Sagan ett pussel. Rymdfarkosten Galileo upptäckte blixtar som kom från jorden, och ingen kunde ta reda på vad de var. De kallade dem "spekulära reflektioner" och de dök upp över havsområden men inte över land.
Bilderna togs av rymdsonden Galileo under en av dess gravitationsassisterande svetsar av jorden. Galileo var på väg till Jupiter och kamerorna vände tillbaka för att titta på jorden från ett avstånd av cirka 2 miljoner km. Allt detta var en del av ett experiment som syftar till att hitta liv på andra världar. Hur skulle en levande värld se ut på avstånd? Varför inte använda jorden som ett exempel?
Snabbspolning fram till 2015, då National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) lanserade Deep Space Climate Observatory (DSCOVER) rymdskepp. DSCOVER: s jobb är att kretsa runt Jorden en miljon mil bort och varna oss för farligt rymdväder. NASA har ett kraftfullt instrument på DSCOVER som heter Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC.)
Varje timme tar EPIC bilder av den solbelysta sidan av jorden, och dessa bilder kan ses på EPICs webbplats. (Kolla in det, det är super coolt.) Folk började märka samma blinkningar som Sagan såg, hundratals av dem på ett år. Forskare med ansvar för EPIC började också märka dem.
En av forskarna är Alexander Marshak, DSCOVRs vice projektforskare vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Först märkte han dem bara över havsområden, samma som Sagan gjorde för 25 år sedan. Först efter att Marshak började undersöka dem insåg han att Sagan också hade sett dem.
1993 skrev Sagan och hans kollegor ett papper som diskuterade resultaten från Galileos undersökning av jorden. Det är vad de sa om reflektionerna som de märkte: "Stora expansioner av blått hav och uppenbara kustlinjer är närvarande, och en noggrann undersökning av bilderna visar en region med [spegelliknande] reflektion i havet men inte på land."
Marshak antog att det kunde finnas en enkel förklaring till blixtarna. Solljus träffar en slät del av ett hav eller en sjö och reflekteras direkt tillbaka till sensorn, som att ta en blixtbild i en spegel. Var det verkligen så mycket av ett mysterium?
När Marshak och hans kollegor tittade igen på Galileo-bilderna som visar blixtarna, hittade de något som Sagan missade tillbaka 1993: Blixterna dök också över landmassorna. Och när de tittade på EPIC-bilderna fann de blixtar över landmassorna. Så en enkel förklaring som ljus som reflekterade från haven spelades inte längre.
"Vi hittade en hel del mycket ljusa blixtar också över land." - Alexander Marshak, DSCOVR biträdande projektforskare
"Vi hittade en hel del mycket ljusa blixtar över land också," sade han. ”När jag först såg det tänkte jag att det kanske fanns lite vatten där, eller en sjö som solen reflekterar av. Men glintet är ganska stort, så det var det inte. ”
Men något orsakade blixtar, något reflekterande. Marshak och hans kollegor, Tamas Varnai vid University of Maryland, Baltimore County, och Alexander Kostinski från Michigan Technological University, tänkte på andra sätt som vatten kan orsaka blixtar.
Den främsta kandidaten var ispartiklar högt i jordens atmosfär. Cirrusmoln på hög höjd innehåller små isplättar som är horisontellt inriktade nästan perfekt. Forskarnas trio gjorde några experiment för att hitta orsakerna till blixtar och publicerade sina resultat i en ny artikel publicerad i Geophysical Research Letters.
"Blixten bryr sig inte om solen och EPICs läge." - Alexander Marshak, DSCOVR biträdande projektforskare
Som deras studieinformation katalogiserade de först alla reflekterande glitter som EPIC hittade över land; 866 av dem under en 14-månadersperiod från juni 2015 till augusti 2016. Om dessa blixtar orsakades av reflektion skulle de bara visas på platser i världen där vinkeln mellan solen och jorden matchade vinkeln mellan rymdfarkosten DSCOVER och jorden . När de katalogiserade 866-glintarna fann de att vinkeln matchade.
Detta uteslutte något som blixtar som orsaken till blixtarna. Men när de fortsatte sitt arbete med att plotta vinklarna kom de till en annan slutsats: blixtarna var solljus som reflekterade av horisontella iskristaller i atmosfären. Andra instrument på DSCOVR bekräftade att reflektionerna kom från högt i atmosfären, snarare än från någonstans på ytan.
”Källorna till blixtarna är definitivt inte på marken. Det är definitivt is, och troligtvis solreflektion av horisontellt orienterade partiklar. " -Alexander Marshak, DSCOVR Biträdande projektforskare
Mysteriet löst. Men som ofta är fallet med vetenskap, att besvara en fråga leder till ett par andra frågor. Kan det på något sätt användas för att upptäcka dessa glitter i studiet av exoplaneter? Men det är den som rymdvetenskapssamhället ska svara på.
När det gäller Marshak är han jordforskare. Han undersöker hur vanliga dessa horisontella ispartiklar är och vilken effekt de har på solljus. Om denna påverkan är mätbar, kan den inkluderas i klimatmodellering för att försöka förstå hur Jorden behåller och tömmer värme.
källor:
- NASAs EPIC-visningsfläckar blinkar på jorden
- En sökning efter livet på jorden från rymdfarkosten Galileo
- Terrestrisk glint sett från djupa rymden: orienterade iskristaller upptäckta från Lagrangian punkt
