El científico de la NASA, Tom Hanisco, está ayudando a llenar un gran vacío sobre la comprensión científica de la cantidad de contaminación urbana – y más precisamente el formaldehído – que al final termina en la atmósfera superior de la Tierra, donde puede causar estragos en la capa de ozono protectora del planeta.
Él y su equipo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han desarrollado un dispositivo fluorecente inducido por láser, automatizado y ligero, que mide los niveles de este compuesto orgánico difícil de medir en la baja tropósfera y nuevamente a altitudes mucho más elevadas. El principal objetivo es determinar la cantidad de contaminación que una tormenta puede transportar a través de la convección y luego utilizar esos conocimientos para mejorar modelos químico-climáticos. “Es un gran problema en el modelado el saber cómo tratar el transporte y las nubes”, explicó Hanisco.
En la primavera, voló el Instrumento In-Situ Airborne Formaldehyde por primera vez en una aeronave de investigación DC-8 de la NASA, un antiguo avión de pasajeros que puede volar hasta a 43,000 pies (13 km).
Tamaño y Sensibilidad
“A la gente le gusta este instrumento porque es pequeño, sensible, y fácil de mantener”, dijo Hanisco. El instrumento pesa solo 60 libras (27 kg), y por lo tanto se instala fácilmente en el interior de naves de otras investigaciones, incluyendo el ER-2 de la NASA, Global Hawk, y WB57, que vuelan a altitudes mucho más elevadas. Además, es automatizado y no requiere a nadie de a bordo para funcionar, dijo Hanisco.
Antes de su desarrollo, sólo otro instrumento aéreo podía medir el formaldehído. Ese instrumento, sin embargo, pesaba 600 libras (272 kg), requería un operador a bordo, y utilizaba una técnica de medición menos sensible – espectroscopía de absorción – para recolectar datos.
He estado haciendo fluorescencia inducida por láser en otras moléculas por un tiempo”, Hanisco dijo, explicando por qué solicitó y recibió fondos de Investigación y Desarrollo Internos de Goddard para aplicar la técnica de medición a un instrumento sensible al formaldehído. “El formaldehído no se mide bien a altitudes elevadas. Había una necesidad real para el mejoramiento”.
Con fluorescencia inducida por láser (LIF), un láser que primero ilumina las especies de interés y “entonces lo miras fluorecer. Es un instrumento de conteo de un solo fotón”, dijo Hanisco. En consecuencia, es más rápido y más sensible -incluso a concentraciones de partes por billón, dijo.
La campaña DC-8 en Kansas, patrocinado por el Proyecto de Química y Nubes Convectivas Profundas del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica, llevó la sabiduría de su búsqueda, probando que su instrumento ofrece una mejora en un factor de 10 en tamaño, sensibilidad y complejidad. Durante esa campaña, un DC-8 volaba tan bajo como 500 pies (152 metros) sobre el suelo y tomó muestras del aire entrando en una tormenta. En seguida se elevó en espiral hasta 30,000 a 40,000 pies (9 a 12 km) y midieron el aire proveniente de la parte superior de la tormenta.
“Un Gran Paso Adelante”
El instrumento encontró que del 30 al 40 por ciento del formaldehído producido en la capa “límite” – la parte más baja de la tropósfera más cercana a la superficie terrestre – fue transportado para la tropósfera superior durante las tormentas. “Ese número es una guía aproximada, pero no la teníamos antes. Cada tormenta es diferente, pero saber cuánto aire pasa a través es un gran paso adelante”.
Hanisco atribuye el éxito del instrumento a su diseño extremadamente simplificado y un nuevo sistema de láser de fibra que es más pequeño y menos costoso que los utilizados en otros instrumentos tipo LIF. También atribuye su éxito a un nuevo sistema de muestreo de aire, que cuenta con un vaso – y un tubo recubierto de teflón que atrae y dirige el aire al interior de la celda de detección del instrumento. Aunque el sistema de muestreo de polímero recubierto permite que el aire fluya con rapidez, su superficie evita que las partículas se peguen – particularmente útil ya que éstas podrían corromper los resultados. “Tuvimos que trabajar duro para asegurar que el sistema de muestreo fuera tan buena como la detección”, dijo Hanisco.
Hanisco anticipa muchas otras oportunidades de vuelo en el futuro. “Había una necesidad real para este instrumento. No hay una gran cantidad de instrumentos por ahí haciendo esto”.
Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)