Il potenziale del trasferimento tecnologico tra astronomia e cambiamento climatico è enorme, e la discussione fra le due comunità scientifiche ha già portato ad alcuni progetti come Ghost e Astrotrop. Agenzie spaziali come la Nasa e l’Esa hanno già una divisione dedicata all’osservazione della Terra, e sono quindi nella posizione ideale per intensificare i collegamenti tra queste due attività.
La foresta del Congo vista da una delle costellazioni di satelliti di osservazione della Terra. Ha una superficie di oltre 200 milioni di ettari.
Crediti: Airbus Defence and Space
Da tempo le agenzie spaziali di tutto il mondo hanno una sezione dedicata all’osservazione della Terra. Con l’emergenza climatica in corso, studiare il nostro pianeta significa prestare attenzione alle sue variazioni climatiche, geologiche e ambientali, usando tecniche nuove, oppure ereditate da missioni che con il clima non c’entrano nulla. Come il telescopio spaziale Webb.
Se consideriamo la Terra come un esopianeta, potremmo pensare di osservarla nell’infrarosso come si fa con questi. Nasce così il GreenHouse Observations of the Stratosphere and Troposphere (Ghost) delle università di Leicester ed Edimburgo, uno spettrometro infrarosso che misura i gas serra nella troposfera e nella stratosfera. Uno strumento che ha requisiti analoghi al Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) di Webb in termini di precisione e accuratezza, secondo Neil Humpage, ricercatore all’università di Leicester e PI di Ghost. Tanto che alla sua progettazione hanno lavorato gli ingegneri ottici del Science and Technology Facilities Council, esperti di strumenti astronomici infrarossi. Entrambi sono infatti spettrografi a reticolo, con una risoluzione elevata nelle lunghezze d’onda infrarosse necessarie per identificare diversi gas. Inoltre, entrambi sono progettati per ottimizzare la quantità di luce che passa attraverso lo strumento, per rilevare variazioni molto piccole, che si tratti dei gas nell’atmosfera di un esopianeta che assorbe una piccola quantità di luce dalla stella ospite, nel caso di NIRSpec, o dei sottili gradienti di concentrazione di gas serra come anidride carbonica, metano e monossido di carbonio osservati da Ghost.
«Sebbene le applicazioni scientifiche siano molto diverse, alcune delle sfide tecnologiche incontrate nella progettazione sono molto simili», spiega Humpage a Universi. «Superando i confini di ciò che oggi è tecnicamente possibile, Webb porterà innovazione nelle future missioni di osservazione della Terra. Ghost è un ottimo esempio di come la collaborazione tra ingegneri ottici esperti nella progettazione di strumenti astronomici e scienziati che usano satelliti per studiare la Terra possa portare un vantaggio per entrambe le comunità».
Un’altra sfida comune fra astronomia e osservazione della Terra riguarda la gestione dei dati. Il progetto Astrotrop nasce dalla collaborazione tra astronomi ed esperti di foreste tropicali, con l’obiettivo di adattare alcuni software del Virtual Observatory (come AstroGrid) allo studio delle foreste pan-tropicali. In questo caso, le tecniche di fitting delle molecole e dei ghiacci implementate nell’analisi dati di Webb sarebbero un valore aggiunto.
«Per quanto ne sappiamo, il progetto Astrotrop è stata la prima collaborazione tra astronomi e scienziati del cambiamento globale», dice a Universi Alan Grainger, professore all’Università di Leeds e PI del progetto. «Gli astronomi sono molto più avanti degli scienziati che si occupano di cambiamenti ambientali sulle tecniche di osservazione, e questo progetto intende catalizzare l’adattamento di queste tecnologie per migliorare la misurazione della Terra. Ottenere stime più accurate del tasso di cambiamento delle foreste tropicali, per il clima, è di grande importanza».