ICESat-2 mide hielo y más desde el espacio

WASHINGTON, D.C. – El 15 de septiembre de 2018, la NASA lanzó el Satélite-2 de Elevación de Hielo, Nubes y Tierra. La mayoría lo llamará ICESat-2, para abreviar. Como su nombre lo indica, esta sonda en órbita comprobará el agua congelada de la Tierra. Pero rastreará más que eso.

Orbitando la Tierra a una altitud de unos 500 kilómetros (310 millas), atraviesa el espacio a unos 25.200 kilómetros (15.660 millas) por hora. A esta velocidad, el satélite completa una órbita cada 95 minutos aproximadamente. ICESat-2 se desplaza sobre casi 1.400 caminos únicos sobre el terreno, recogiendo datos a lo largo de todo el camino. Se tarda 91 días en completarlos todos. En ese momento, el ciclo comienza de nuevo.

Thomas Neumann trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Como científico criosférico (Kry-oh-SFEER-ik), estudia las capas de hielo y los glaciares. Describió el ICESat-2 y su misión, aquí, en diciembre de 2018. Habló en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana en Washington, D.C.

A diferencia de muchas sondas de la NASA, el ICESat-2 sólo lleva un instrumento: un altímetro láser (Al-TIM-eh-tur). Dispara rayos láser verdes a la Tierra. El telescopio del dispositivo recoge la luz que rebota y una computadora procesa esos datos.

La luz reflejada permite que el sistema mida su propia altitud, o altura, por encima de una superficie. La órbita de ICESat-2 está diseñada para ser consistente. Por lo tanto, si el altímetro detecta una diferencia de un punto a otro, significa que ha habido un cambio en la altura de la superficie de la Tierra. Y si hay un cambio de altitud de una visita del ICESat-2 a la siguiente, eso significará que la superficie ha subido o bajado en los últimos 91 días.

Cómo funciona el altímetro

El ICESat-2 dispara su láser 10.000 veces por segundo. Antes de que un pulso salga del satélite, cada parpadeo de luz verde se divide en seis haces separados. (¡Eso significa que el ICESat-2 está haciendo la friolera de 60.000 mediciones cada segundo!) Cada pulso de luz contiene unos 300 billones de fotones. Sin embargo, sólo una docena de ellos regresarán a los sensores del altímetro. Aún así, dice Neumann, hay mucha información que se puede obtener de esos pocos fotones que regresan.

Para cuando las vigas lleguen al suelo, se habrán extendido. Ahora cada uno hará un círculo de unos 17 metros (56 pies) de diámetro. En el instante entre dos pulsos láser, la nave se habrá movido unos 70 centímetros (2,3 pies) a lo largo de su trayectoria. Esto significa que habrá una gran superposición entre una medición láser y la siguiente.

En los sitios polares, estos datos pueden utilizarse para estimar el espesor del hielo marino. Aquí está el cómo: Algunos fotones rebotarán en el hielo flotante. Otros, mientras tanto, pueden rebotar en aguas abiertas cercanas. Los que se reflejan en la superficie del hielo viajan por un camino un poco más corto. Esto se debe a que la superficie del hielo está un poco más alta que la superficie del agua. Así que estos fotones regresarán al ICESat-2 un poco más rápido que los que rebotan en el agua. Debido a que los científicos saben exactamente cuán rápido viaja la luz, la diferencia de tiempo entre los primeros ecos y los últimos permite a los investigadores calcular la altura del hielo sobre el agua.

En los últimos años, los científicos han observado que el hielo marino en el Ártico se ha ido reduciendo. Otros estudios satelitales, junto con el trabajo de campo, han revelado que muchos glaciares y capas de hielo también se están adelgazando. ICESat-2 hará un seguimiento preciso de estas tendencias.

El altímetro no puede rastrear los cambios en cada punto de la Tierra, señala Neumann. Por ejemplo, no pasará a menos de 450 kilómetros (280 millas) del Polo Norte o del Polo Sur. Eso significa que hay algunos puntos ciegos en sus mediciones. E incluso los caminos que el satélite toma no son lo suficientemente anchos como para proporcionar una cobertura completa de los sitios de latitudes más bajas.

Pero un gran beneficio que ofrece ICESat-2: Esta sonda estará mirando los mismos puntos una y otra vez. Así que puede documentar los cambios de estación en estación y de año en año, dice Neumann.

¿Qué está pasando en tierra?
ICESat-2 dará a los científicos la oportunidad de monitorear todo tipo de terreno, incluso lugares no cubiertos de hielo. (Si recuerda, parte del nombre completo de ICESat-2 incluye la frase «elevación terrestre».) De hecho, los fotones del altímetro del satélite rebotarán al espacio desde cualquier cosa en la superficie de la Tierra.

Eso abre muchas posibilidades, dice Lori Magruder. Ella es una líder del equipo de ICESat-2 que trabaja en la Universidad de Texas en Austin. Describió algunas de estas posibilidades en la reunión de la UAG de 2018.

Por ejemplo, el ICESat-2 puede vigilar los bosques de la Tierra. Así como su altímetro puede medir la altura del hielo marino, también puede medir la altura de los árboles. Requiere un poco más de trabajo que medir el hielo. Por qué? Algunos fotones que viajan de vuelta a los sensores del ICESat-2 habrán rebotado en las ramas de la copa del árbol. Otros se habrán reflejado en las ramas inferiores. Y otros habrán regresado desde el suelo del bosque. La diferencia de tiempo entre los primeros fotones que regresan y los últimos permite a los investigadores estimar las alturas de los árboles dentro de cada punto láser de 17 metros de ancho. Los investigadores pueden usar esa información, junto con los datos recopilados por los científicos sobre el terreno, para estimar cuánto carbono se ha almacenado en esos bosques. El carbono proviene del dióxido de carbono (CO2) absorbido por los árboles. Medir el carbono de los árboles ayuda a los científicos del clima a monitorear cómo los bosques de CO2 que calientan el planeta son removidos del aire y almacenados por esos árboles.

Aquí hay otra cosa que ICESat-2 puede hacer: La luz verde del láser (longitud de onda de 532 nanómetros) puede penetrar el agua. Si el agua no está turbia o llena de sedimentos suspendidos, esa luz puede alcanzar profundidades de 30 metros (98 pies). De este modo, el ICESat-2 puede controlar la profundidad de los lagos y embalses. Esto permite a los científicos medir la cantidad de agua que contienen estos embalses.

El altímetro de ICESat-2 también podría utilizarse para medir las profundidades de las aguas costeras, cree Magruder. Esas profundidades no tienden a cambiar rápidamente. Los barcos pueden medirlos con mayor precisión. Sin embargo, señala, los datos del ICESat-2 proporcionarán un conjunto de mediciones sin fisuras que se extenderán desde las aguas costeras hasta la tierra y se repetirán cada tres meses. Y eso, sugiere, podría ayudar a construir modelos informáticos para proyectar mejor las alturas de futuros tsunamis o mareas tormentosas. Estos, señala, pueden golpear las costas durante un huracán o después de un gran terremoto en el mar.