NASA startet PACE-Mission zur Erforschung der Ozeane und Atmosphäre der Erde

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Ein revolutionärer neuer Satellit, der einen beispiellosen Einblick in das mikroskopisch kleine Meeresleben und die winzigen atmosphärischen Partikel der Erde bieten wird, ist gestartet.

Die NASA-Mission PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, and Ocean Ecosystem) startete am Donnerstag um 1:33 Uhr ET an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete von der Cape Canaveral Space Force Station in Florida. Der Booster der Rakete landete etwa 10 Minuten nach dem Start erfolgreich wieder auf der Erde. Etwas mehr als eine halbe Stunde nach dem Start bestätigte das Team, dass die Solaranlagen der Raumsonde ausgefahren waren und sie mit Strom versorgt wurden.

Der ursprünglich für Dienstagmorgen geplante Start verzögerte sich aufgrund starker Winde und Quellwolken zweimal. Aber die Wetterbedingungen waren für den Start am Donnerstagmorgen zu mehr als 95 % günstig.

Wissenschaftler begannen vor etwa 20 Jahren, sich einen Weg auszudenken, um besser zu verstehen, wie ozeanische und atmosphärische Prozesse den Planeten formen, sagte Jeremy Werdell, PACE-Projektwissenschaftler.

Die Mission wird Aufschluss darüber geben, wie Aerosole und Wolken sowie Phytoplankton im Ozean als Indikatoren für die Gesundheit der Ozeane und die globale Erwärmung dienen. Die drei Instrumente an Bord von PACE, darunter zwei Polarimeter und eine Kamera, werden einen Regenbogen an Daten über verschiedene Lichtwellenlängen hinweg erfassen, der „es uns ermöglicht, Dinge zu sehen, die wir noch nie zuvor gesehen haben“, sagte Karen St. Germain, Direktorin von Geowissenschaftliche Abteilung der NASA.

„Was wir hier mit PACE machen, ist eigentlich die Suche nach dem mikroskopischen, größtenteils unsichtbaren Universum im Meer und am Himmel und in gewissem Maße auch an Land“, sagte Werdell.

Obwohl PACE als dreijährige Mission konzipiert ist, verfügt es über genügend Treibstoff, um die Erde bis zu zehn Jahre lang zu umkreisen und zu untersuchen. Das Raumschiff wird sich einer Flotte von mehr als zwei Dutzend erdwissenschaftlichen Missionen der NASA anschließen, die unseren Planeten umkreisen und Daten über Ozeane, Land, Eis und Atmosphäre sammeln, um mehr Einblicke in die Veränderung des Erdklimas zu gewinnen.

Gemeinsam könnten Missionen wie PACE und die internationale Mission „Surface Water and Ocean Topography“, bekannt als SWOT, die im Jahr 2022 startete, auch die Art und Weise verändern, wie Forscher die Ozeane der Erde verstehen.

„Wir befinden uns unbestreitbar mitten in einer Klimakrise“, sagte die stellvertretende NASA-Administratorin Pam Melroy. „Unser Planet durchläuft transformative Veränderungen, von der Zunahme extremer Wetterereignisse und verheerenden Waldbränden bis hin zum Anstieg des Meeresspiegels. Die NASA ist nicht nur eine Raum- und Luftfahrtbehörde. Wir sind eine Klimaagentur. Wir nutzen den einzigartigen Blickwinkel des Weltraums, um unser Zuhause als ganzheitlichen Planeten zu untersuchen und wichtige geowissenschaftliche Daten zu sammeln. Diese Informationen stehen dann den Menschen auf der ganzen Welt zur Verfügung und ermöglichen es ihnen, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wie sie unseren Planeten und seine Bewohner für kommende Generationen schützen können.“

Im Januar gaben die NASA und andere Agenturen bekannt, dass 2023 das heißeste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen sei, was Teil eines Gesamttrends sei, bei dem sich die globalen Temperaturen im letzten Jahrzehnt erwärmt hätten, sagte Kate Calvin, Chefwissenschaftlerin und leitende Klimaberaterin bei der NASA.

Die Erwärmung wird größtenteils durch Treibhausgase wie Kohlendioxid verursacht. Nach seiner Freisetzung wird Kohlendioxid von Land und Ozeanen absorbiert, ein Teil davon verbleibt jedoch in der Atmosphäre und bindet Treibhausgase, die den Planeten erwärmen.

„Eines der großartigen Dinge an einer Mission wie PACE ist, dass sie uns ein besseres Verständnis des Kohlenstoffaustauschs zwischen dem Ozean und der Atmosphäre ermöglichen wird“, sagte Calvin.

Aber auch andere Faktoren tragen zur Erwärmung bei, darunter Aerosolpartikel in der Atmosphäre, die insgesamt aus Schadstoffen, Staub, Rauch und Meersalz bestehen. Aerosole können Sonnenlicht reflektieren oder absorbieren und die Wolkenbildung beeinflussen, sagte Calvin.

Aerosole spielen eine enorme Rolle für das Wetter, die Luftqualität und das Klima der Erde, sagte St. Germain.

„Sie stammen aus Quellen wie Staub, der von den Waldbränden in der Sahara weggeweht wird, und sogar aus menschlichen Aktivitäten“, sagte St. Germain. „Sie bilden Wolken, die zu Hurrikanen heranwachsen können, die über den Atlantik kommen, aber sie reflektieren auch einen Großteil der Sonnenenergie. Sie spielen also eine wichtige Rolle für die langfristige Stabilität des Erdklimas.“

Aerosole können zu schlechter Luftqualität beitragen, die zu chronischen Erkrankungen wie Asthma führt, und das Verständnis der Zusammensetzung von Aerosolen und ihrer Position in der Atmosphäre kann dabei helfen, Hotspots für verschmutzte Luft zu bestimmen und bessere Warnungen bereitzustellen, sagte Andy Sayer, Atmosphärenforscher bei PACE.

Die beiden Polarimeterinstrumente auf PACE werden Wissenschaftlern dabei helfen, die Partikelgröße, Zusammensetzung und Menge von Aerosolen in der Erdatmosphäre über eine Reihe von Wellenlängen hinweg zu untersuchen, um ein detailliertes Porträt der problematischsten Bereiche zu erstellen.

Ungefähr 70 % der Erdoberfläche sind von Ozeanen bedeckt, und diese riesigen Wassermassen werfen normalerweise mehr Fragen als Antworten auf – Wissenschaftler hoffen jedoch, dass PACE dazu beitragen kann, dies zu ändern.

„In vielerlei Hinsicht wissen wir mehr über die Oberfläche des Mondes als über unsere eigenen Ozeane“, sagte St. Germain. „PACE wird die fortschrittlichste Mission sein, die wir jemals zur Erforschung der Meeresbiologie gestartet haben. Es wird uns auf die gleiche Weise etwas über die Ozeane beibringen, wie Webb uns etwas über den Kosmos beibringt.“

Vom Orbit aus wird PACE nach dem Licht suchen, das von winzigen Organismen namens Phytoplankton reflektiert wird, um herauszufinden, wo sie auf der Oberfläche der Ozeane der Erde schwimmen. Die Mission trägt das Ocean Color Instrument. Es wird mehr als 100 verschiedene Lichtwellenlängen nutzen, um Phytoplankton auf globaler Ebene zu untersuchen und erstmals verschiedene Arten, darunter einige, die eine Bedrohung für andere Lebensformen darstellen, aus dem Weltraum zu identifizieren.

Phytoplankton befindet sich an der Basis des marinen Nahrungsnetzes. Ohne die winzigen Organismen würde dieses Netz zusammenbrechen und ein Mangel an globaler Fischerei könnte laut NASA verheerende Folgen für den Menschen haben.

Diese Mikroalgen nutzen die Photosynthese, um Kohlendioxid und Sonnenlicht zu absorbieren und so Sauerstoff und Kohlenhydrate zu erzeugen, die alle Arten von Meereslebewesen ernähren. Laut NASA begann Phytoplankton vor mehr als 3 Milliarden Jahren mit der Photosynthese, lange bevor Bäume und Pflanzen, und trugen etwa 50 % zum gesamten Sauerstoff bei, der jemals auf der Erde produziert wurde.

Während Phytoplankton eine wichtige Rolle bei der Entnahme von Kohlendioxid aus der Erdatmosphäre spielt, können einige Arten auch schädlich sein. Algenblüten können für marine Nahrungsnetze wie in Polarregionen von entscheidender Bedeutung sein, aber einige Blüten produzieren gefährliche Giftstoffe, die das Trinkwasser verderben und ganze Ökosysteme zerstören können. Die Beobachtungen von PACE können Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, welche Arten die giftigen Blüten verursachen, sie im Laufe der Zeit zu verfolgen und zu überwachen und zu bestimmen, wie sie künftig verhindert werden können.

„Ich möchte sagen, dass PACE eine Mission ist, die diesen einzigartigen Aussichtspunkt im Weltraum nutzen wird, um die kleinsten Dinge zu untersuchen, die den größten Einfluss auf die Ozeane haben“, sagte St. Germain.