In 1993 kwam Carl Sagan een puzzel tegen. Het Galileo-ruimtevaartuig zag flitsen die van de aarde kwamen en niemand kon erachter komen wat het waren. Ze noemden ze ‘spiegelreflecties’ en ze verschenen over oceaangebieden, maar niet over land.
De beelden zijn gemaakt door de Galileo-ruimtesonde tijdens een van de zwaartekracht-ondersteunende flybys van de aarde. Galileo was op weg naar Jupiter en de camera's werden teruggedraaid om naar de aarde te kijken vanaf een afstand van ongeveer 2 miljoen km. Dit was allemaal onderdeel van een experiment gericht op het vinden van leven op andere werelden. Hoe zou een levende wereld er op afstand uitzien? Waarom zou u de aarde niet als voorbeeld gebruiken?
Snel vooruit naar 2015, toen de National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) het ruimtevaartuig Deep Space Climate Observatory (DSCOVER) lanceerde. Het is de taak van DSCOVER om de aarde een miljoen mijl verderop te draaien en ons te waarschuwen voor gevaarlijk ruimteweer. NASA heeft een krachtig instrument op DSCOVER, de Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC.)
Elk uur maakt EPIC foto's van de zonovergoten kant van de aarde en deze afbeeldingen zijn te bekijken op de EPIC-website. (Check it out, het is super cool.) Mensen begonnen dezelfde flitsen op te merken die Sagan zag, honderden in één jaar. Wetenschappers die verantwoordelijk waren voor EPIC begonnen ze ook op te merken.
Een van de wetenschappers is Alexander Marshak, plaatsvervangend projectwetenschapper bij DSCOVR bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. Aanvankelijk zag hij ze alleen boven oceaangebieden, hetzelfde als Sagan 25 jaar geleden. Pas nadat Marshak ze begon te onderzoeken, realiseerde hij zich dat Sagan ze ook had gezien.
In 1993 schreven Sagan en zijn collega's een paper waarin de resultaten van Galileo's onderzoek van de aarde werden besproken. Dit is wat ze zeiden over de reflecties die ze opmerkten: "Grote uitgestrekte blauwe oceaan en schijnbare kustlijnen zijn aanwezig, en nauwkeurig onderzoek van de beelden toont een gebied van [spiegelachtige] reflectie in de oceaan maar niet op het land."
Marshak vermoedde dat er een eenvoudige verklaring zou kunnen zijn voor de flitsen. Zonlicht valt op een glad deel van een oceaan of meer en reflecteert rechtstreeks terug naar de sensor, zoals het nemen van een flitsopname in een spiegel. Was het echt zo'n mysterie?
Toen Marshak en zijn collega's nog een keer naar de Galileo-afbeeldingen met de flitsen keken, vonden ze iets dat Sagan in 1993 miste: de flitsen verschenen ook over landmassa's. En toen ze naar de EPIC-beelden keken, vonden ze flitsen over landmassa's. Dus een simpele verklaring als licht dat weerkaatst door de oceanen was niet langer in het spel.
"We hebben ook een flink aantal zeer heldere flitsen boven land gevonden." - Alexander Marshak, plaatsvervangend projectwetenschapper bij DSCOVR
'We hebben ook een flink aantal zeer heldere flitsen boven land gezien', zei hij. 'Toen ik het voor het eerst zag, dacht ik dat er misschien wat water was, of een meer waar de zon weerkaatst. Maar de glinstering is behoorlijk groot, dus dat was het niet. "
Maar iets veroorzaakte de flitsen, iets reflecterend. Marshak en zijn collega's, Tamas Varnai van de Universiteit van Maryland, Baltimore County, en Alexander Kostinski van de Michigan Technological University, bedachten andere manieren waarop water de flitsen kon veroorzaken.
De belangrijkste kandidaat was ijsdeeltjes hoog in de atmosfeer van de aarde. Cirruswolken op grote hoogte bevatten kleine ijsplaatjes die bijna perfect horizontaal zijn uitgelijnd. Het drietal wetenschappers deed enkele experimenten om de oorzaak van de flitsen te achterhalen en publiceerde hun resultaten in een nieuw artikel dat werd gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
"Bliksem geeft niet om de zon en de locatie van EPIC." - Alexander Marshak, plaatsvervangend projectwetenschapper bij DSCOVR
Als hun studiegegevens, catalogiseren ze eerst alle reflecterende glints die EPIC over land vond; 866 van hen in een periode van 14 maanden van juni 2015 tot augustus 2016. Als deze flitsen werden veroorzaakt door reflectie, dan zouden ze alleen verschijnen op locaties op de wereld waar de hoek tussen de zon en de aarde overeenkwam met de hoek tussen het DSCOVER-ruimtevaartuig en de aarde . Bij het catalogiseren van de 866 glints, ontdekten ze dat de hoek overeenkwam.
Dit sloot zoiets als bliksem uit als oorzaak van de flitsen. Maar terwijl ze hun werk voortzetten met het uitzetten van de hoeken, kwamen ze tot een andere conclusie: de flitsen waren zonlicht dat weerkaatst door horizontale ijskristallen in de atmosfeer. Andere instrumenten op DSCOVR bevestigden dat de reflecties van hoog in de atmosfeer kwamen, en niet van ergens aan de oppervlakte.
'De bron van de flitsen ligt zeker niet op de grond. Het is absoluut ijs en waarschijnlijk zonnereflectie van horizontaal georiënteerde deeltjes. " -Alexander Marshak, plaatsvervangend projectwetenschapper bij DSCOVR
Mysterie opgelost. Maar zoals vaak het geval is bij de wetenschap, leidt het beantwoorden van één vraag tot een paar andere vragen. Zou het detecteren van deze glints op de een of andere manier kunnen worden gebruikt bij de studie van exoplaneten? Maar dat is een vraag die de ruimtevaartgemeenschap moet beantwoorden.
Wat Marshak betreft, hij is een aardwetenschapper. Hij onderzoekt hoe vaak deze horizontale ijsdeeltjes voorkomen en welk effect ze hebben op zonlicht. Als die impact meetbaar is, kan deze worden opgenomen in klimaatmodellering om te proberen te begrijpen hoe de aarde warmte vasthoudt en afvoert.
Bronnen:
- De EPIC-weergavespots van NASA knipperen op aarde
- Een zoektocht naar leven op aarde vanuit het Galileo-ruimtevaartuig
- Terrestrische glinstering vanuit de verre ruimte: georiënteerde ijskristallen gedetecteerd vanaf het Lagrangiaanse punt
