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Horoscopo

El calor producido por la Tierra es (en última instancia) de origen radiactivo

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El Piton de la Fournaise en erupción (2015) – © Greg de Serra – Flickr CC BY-NC-SA

  • Ahora sabemos que el calor de la Tierra es principalmente radiactividad, según un estudio publicado por nuestro socio The Conversation.
  • El estudio de los geoneutrinos, partículas producidas por nuestro planeta, ofrece un método original de investigar las profundidades de la Tierra.
  • El análisis de este fenómeno fue realizado por François Vannucci, investigador en física de partículas, especialista en neutrinos (Universidad de París).

La Tierra se está calentando. Sabemos que la temperatura interior aumenta cuando nos hundimos en la corteza terrestre. A 25 km de profundidad, alcanza los 750 grados; en el centro, se estima en 4000 ℃. Las aguas termales se conocen desde la antigüedad y hoy en día se utiliza energía geotérmica para calentar apartamentos. Erupciones volcánicas, géiseres, terremotos son signos de energía interna.
Medimos un flujo de calor promedio emitido por la superficie de 87 milivatios por m2, o una diezmilésima parte de la potencia recibida del Sol, para una potencia total emitida por la Tierra de 47 metros cuadrados, o varios miles de plantas de energía nuclear. El origen ha sido durante mucho tiempo un misterio, ahora sabemos que la mayor parte es radiactividad.

¿Cómo nacen los átomos?

Para comprender el origen de este calor, debemos remontarnos a la génesis de los elementos atómicos.

El Big Bang produjo materia en forma de protones, neutrones, electrones y neutrinos. Hace unos 370.000 años, se formaron los primeros átomos, protones que atraen electrones para dar hidrógeno. Otros núcleos un poco más pesados, deuterio, helio, ocurrieron en paralelo, esto se llama nucleosíntesis primordial.

El camino fue mucho más laborioso para crear los elementos pesados. No fue hasta la formación de estrellas y los núcleos pesados ​​nacieron por acreción en el caldero estelar; esta aquí nucleosíntesis estelar que tomó miles de millones de años de gestación. Luego, estos elementos se esparcen en el espacio en el momento de la muerte de las estrellas para encontrarse capturados al nivel de los planetas.

La composición de la Tierra es por tanto muy complicada y allí encontramos, afortunadamente para nuestra existencia, todos los elementos naturales desde el hidrógeno, el átomo más simple, hasta los átomos pesados ​​como el uranio hasta el carbono, hierro … y todo el Mesa de mendeleyev. Las entrañas de la Tierra contienen la panoplia de elementos atómicos reunidos en diferentes capas que se distribuyen según una estructura de cebolla.

Nuestro planeta contiene todos los elementos representados en la tabla periódica de elementos © Scaler & Michka – Wikipedia CC BY-SA

Sabemos poco sobre el interior de nuestro planeta, las minas más profundas alcanzan como máximo 10 km mientras que su radio es de 6.500 km. Se obtienen más conocimientos experimentales internos mediante mediciones sísmicas. A partir de estos datos, los geólogos han dividido la estructura de la tierra en diferentes estratos: en el centro el núcleo, presentando una parte interna sólida y una externa líquida, luego vienen las capas interna y externa y finalmente la corteza. Sin embargo, la Tierra, por su composición de elementos pesados ​​e inestables, es radiactiva, lo que sugiere un original método complementario para examinar su interior y comprender mejor de dónde proviene su calor.

¿Qué es la radiactividad?

Medicamentos y cosméticos que contienen una pequeña dosis de radio, a principios del siglo XX © Rama – Wikipedia CC BY-SA

La radiactividad es un fenómeno natural muy común e inevitable. Todo en la Tierra es radiactivo, es decir, produce partículas elementales de forma espontánea, y nosotros mismos emitimos algunos miles de partículas por segundo. La opinión pública no le tenía miedo en la época de Marie Curie. Al contrario, elogiamos sus bondades: compramos cremas de belleza certificadas radioactivas y glorificamos las propiedades de las aguas minerales, como evoca la literatura de la época. Maurice Leblanc escribe sobre una fuente termal que salva a Arsène Lupin durante una de sus aventuras:

“El agua contiene principios de energía y poder que realmente la convierten en una fuente de juventud, principios derivados de la asombrosa radiactividad. »(Maurice Leblanc, La joven de ojos verdes, 1927)

Se conocen varios tipos de radiactividad, cada uno de los cuales da lugar a una emisión espontánea de partículas y libera energía que se revela mediante una deposición de calor. Para lo que sigue, nos centraremos en la desintegración de tipo «beta» que emite un electrón acompañado de un neutrino. El electrón se absorbe tan pronto como se produce, pero el neutrino tiene la propiedad muy notable de poder atravesar mucha materia sin detenerse. Toda la Tierra es transparente a los neutrinos y por tanto la detección de neutrinos generados por desintegraciones radiactivas dentro de la Tierra permite, en principio, echar un vistazo a lo que está sucediendo a gran profundidad.

Los geoneutrinos, el nombre que se le da a estas partículas producidas por nuestro planeta, proporcionan por tanto un método original de investigación de la Tierra profunda. Todavía tienen que ser detectados, lo que es un tour de force ya que un neutrino reacciona muy poco con la materia. No obstante, existen detectores suficientemente masivos que han demostrado ser adecuados para dicha investigación.

Mapa mundial de neutrinos terrestres © SM Usman et al. / Agencia de Inteligencia y Geoespacial de EE. UU. / AGM2015

Las principales fuentes de geoneutrinos son elementos pesados ​​con una vida útil muy larga, cuyas propiedades se conocen con precisión gracias a estudios de laboratorio. Estos son principalmente los elementos uranio, torio y potasio. Por ejemplo, la desintegración del núcleo del uranio 238 da un promedio de 6 neutrinos al mismo tiempo que libera 52 megaelectronvoltios de energía transportada por las partículas emitidas que se detendrán en la materia y depositarán calor. Cada neutrino transporta una energía de alrededor de 2 megaelectronvoltios. Recuerde que una energía de 1 megaelectronvoltio corresponde, en unidades oficiales, a 1,6 10-13 julios. Esto significa que el calor total de la Tierra requiere alrededor de 1.025 desintegraciones por segundo. ¿Podemos detectar estos neutrinos?

¿Cómo ver los geoneutrinos?

En la práctica, estamos limitados a tomar una medición general en el punto donde se encuentra el dispositivo que ve flujos provenientes de todas las direcciones. Entonces es complicado obtener la información precisa sobre los orígenes, no se puede medir la dirección de llegada. Tenemos que confiar en modelos a partir de los cuales desarrollamos simulaciones por computadora. Conociendo los espectros de energía de cada modo de desintegración y modelando la densidad y ubicación de los diferentes estratos geológicos que contribuyen al resultado final, extraemos un espectro global de los neutrinos esperados y deducimos el número de eventos predichos en un detector dado . Este número sigue siendo muy bajo: equivale a un puñado de eventos por kilotonelada de detector y por año.

Dos experimentos contribuyeron recientemente a esta investigación: Kamland, un detector que acecha bajo una montaña japonesa que pesa 1.000 toneladas y
Borexino instalado en una galería excavada bajo la montaña Gran Sasso en Italia y con un peso de 280 toneladas. En ambos casos, el medio sensible consiste en un “centelleador líquido”. De hecho, para
detectar geoneutrinos o
del cosmos, es necesario implementar una detección efectiva a bajas energías: es la excitación de átomos de un líquido centelleante. Un neutrino interactúa con un protón y se revelan las partículas producidas. bien por la luz que sabemos localizar.

El experimento Sno + utiliza el detector Snolab en Canadá, especialmente para detectar geoneutrinos | © SnoLab / Flickr

Kamland anuncia más de 100 eventos y Borexino una veintena de eventos atribuibles a geoneutrinos con incertidumbres del 20 al 30%. No sabemos cómo volver a su punto de emisión, pero esta medición global, aunque bastante burda, es suficiente para mostrar la concordancia con las predicciones de las simulaciones dentro del límite de las estadísticas débiles obtenidas.

Así, la hipótesis avanzado en el pasado Ahora se excluye la presencia de un reactor nuclear en el centro de nuestra Tierra, que habría estado formado por una bola de uranio que se agrieta como en los reactores que producen electricidad. La fisión es un tipo de radiactividad que ya no es espontánea, sino simulada.

En el futuro, esperamos la contribución de detectores nuevos y más eficientes en preparación en Canadá, SNO +, y en China,
Juno, lo que afinará nuestro conocimiento sobre geoneutrinos.

“Lejos de ser un empobrecimiento, la adición a lo visible de lo invisible hace más que enriquecerlo, le da un sentido, lo completa. »(Paul Claudel, Cargos y propuestas, 1928).

Este análisis fue escrito por François Vannucci, investigador en física de partículas, especialista en neutrinos (Universidad de París). El artículo original fue publicado en el sitio web de La conversación.

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Horoscopo

Sí, la nave espacial Starliner de Boeing realmente podría llevar astronautas este año

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Agrandar / Lanzamiento de la misión Orbital Flight Test-2 de Boeing el 19 de mayo de 2022.

Trevor Mahlman

Han pasado cinco semanas desde el regreso de la nave espacial Starliner de Boeing desde un vuelo de prueba en gran parte exitoso a la Estación Espacial Internacional, y la compañía continúa revisando los datos de la misión junto con los ingenieros de la NASA.

Hasta ahora no ha habido sensacionales. De hecho, las fuentes dicen que el desempeño relativamente limpio de Starliner ha planteado la posibilidad de que el vehículo pueda realizar su primer vuelo tripulado este año en diciembre.

Esta misión, llamada Crew Flight Test, probablemente llevará a dos astronautas a la estación espacial. Si tiene éxito, allanaría el camino para misiones operativas de larga duración a la estación espacial en 2023 y le daría a la NASA una codiciada segunda forma de enviar astronautas al espacio.

Hace dos semanas, la NASA anunciado públicamente que los astronautas veteranos Butch Wilmore y Suni Williams serían la tripulación principal de este vuelo de prueba. La NASA también dijo que una misión de corta duración con dos pilotos de prueba de astronautas es suficiente para cumplir con todos los objetivos de prueba para la prueba de vuelo. Sin embargo, agregó la agencia, esta misión podría extenderse o acortarse según las necesidades de personal de la estación. Por ejemplo, la NASA dijo que incluso podría agregar un astronauta y extender la misión si surgiera la necesidad.

Sin embargo, según los horarios internos de la NASA, parece que la agencia podría optar por un viaje más corto de seis días. Según un cronograma revisado esta semana, el vuelo de prueba de Starliner mostró una fecha de lanzamiento para el 8 de diciembre, con un acoplamiento posterior a la estación espacial del 9 al 14 de diciembre.

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Esta fecha está lejos de estar grabada en piedra. Está sujeto a ajustes por una variedad de razones, incluida la revisión en curso de los datos del primer vuelo de prueba de Starliner en mayo, así como la disponibilidad del puerto de acoplamiento en la estación espacial. Sin embargo, el hecho de que tal fecha ahora aparezca en el calendario indica una posibilidad razonable de que Starliner realice un segundo vuelo este año.

Un portavoz de la NASA, Josh Finch, dijo que la agencia no estaba lista para establecer oficialmente una fecha de lanzamiento para la prueba de vuelo de la tripulación de Boeing.

«Boeing está trabajando para tener el hardware listo para la prueba de vuelo tripulado de la compañía este año», dijo Finch. «El equipo de Starliner está en el proceso de proporcionar los primeros datos de prueba de vuelo sin tripulación a la NASA y determinar conjuntamente el trabajo por delante antes del vuelo tripulado. Las revisiones de ingeniería y programas continúan, culminando en una evaluación del calendario de lanzamiento a fines de julio basado en preparación de la nave espacial, necesidades de planificación de la estación espacial y disponibilidad del rango oriental”.

Después de esa evaluación, dijo Finch, la NASA planea proporcionar una actualización de estado, que probablemente incluirá un objetivo de lanzamiento.

Uno de los principales factores es la disponibilidad del puerto de atraque. Hay dos puertos en la estación espacial equipados con un «adaptador de acoplamiento internacional» y deben ser compartidos por Crew Dragon, Cargo Dragon 2 y SpaceX’s Starliner. Este verano y otoño, la NASA actualmente tiene tres vuelos de misión SpaceX que utilizarán estos puertos: las misiones de carga CRS-25 y -26 y el lanzamiento de Crew-5. Actualmente, sin embargo, un puerto de atraque está disponible desde el 1 de diciembre hasta el 14 de enero. Después de eso, la misión de carga CRS-27 de SpaceX necesitaría el puerto de repuesto.

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Suponiendo que no haya más retrasos importantes en el lanzamiento de los vehículos SpaceX y suponiendo que Starliner obtenga un buen estado de salud a partir de su revisión de los datos, esta ventana probablemente coincida cuando Boeing y la NASA opten por el próximo vuelo de Starliner.

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Horoscopo

La característica ‘increíble’ del panda gigante se desarrolló hace al menos seis millones de años

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Reconstrucción de un artista de Ailurarctos de Shuitangba. La función de agarre de su pulgar falso (que se muestra en el individuo de la derecha) ha alcanzado el nivel de los pandas modernos, mientras que el sesamoideo radial puede haber sobresalido un poco más que su contraparte moderna al caminar (visto en el individuo de la izquierda). Crédito: Ilustración de Mauricio Antón

¿Comer bambú? Todo está en la muñeca.

¿Cuándo una pulgada no es realmente una pulgada? Cuando es un hueso alargado de la muñeca del panda gigante el que se usa para agarrar el bambú. En su larga historia evolutiva, la mano del panda nunca ha desarrollado un pulgar verdaderamente oponible. En cambio, desarrolló un dedo similar a un pulgar a partir de un hueso de la muñeca, el sesamoideo radial. Esta adaptación única ayuda a estos osos a subsistir completamente con bambú a pesar de ser osos (miembros del orden Carnivora, o carnívoros).

En un nuevo artículo publicado hoy (30 de junio de 2022), los científicos informan sobre el descubrimiento del primer panda ancestral que se alimenta de bambú y tiene este «pulgar». Sorprendentemente, es más largo que sus descendientes modernos. La investigación fue dirigida por el curador de paleontología de vertebrados del condado de Los Ángeles, Xiaoming Wang, y sus colegas.

Mientras que el famoso pulgar falso de los pandas gigantes contemporáneos (Ailuropoda melanoleuca) se conoce desde hace más de 100 años, no se ha entendido cómo evolucionó este hueso de la muñeca debido a una ausencia casi total de fósiles. Un pulgar falso fósil de un panda gigante ancestral, ailurarctos, que data de hace 6 a 7 millones de años fue descubierto en el sitio de Shuitangba en la ciudad de Zhaotong, en la provincia de Yunnan, en el sur de China. Brinda a los científicos un primer vistazo al uso temprano de este dígito adicional (sexto), y la primera evidencia de una dieta de bambú en los pandas ancestrales, lo que nos ayuda a comprender mejor la evolución de esta estructura única.

Panda de Chengdu comiendo bambú

Panda de Chengdu comiendo bambú. Crédito: Reproducción de la foto cortesía de Sharon Fisher

«En lo profundo del bosque de bambú, los pandas gigantes intercambiaron una dieta omnívora de carne y bayas para consumir tranquilamente bambú, una planta abundante en el bosque subtropical pero de bajo valor nutricional», dice el curador Dr. Xiaoming Wang. de NHM Vertebrate Paleontology. “Sostener los tallos de bambú con fuerza para triturarlos en pedazos del tamaño de un bocado es quizás la adaptación más crucial para consumir una cantidad prodigiosa de bambú”.

Cómo caminar y masticar bambú al mismo tiempo

El descubrimiento también podría ayudar a resolver un misterio persistente sobre los pandas: ¿por qué sus pulgares falsos parecen tan subdesarrollados? Como antepasado de los pandas modernos, ailurarctos Uno podría esperar que tuvieran ‘pulgares’ falsos aún menos desarrollados, pero el fósil que encontraron Wang y sus colegas reveló un pulgar falso más largo con un extremo más recto que el dedo ganchudo más corto de sus descendientes modernos. Entonces, ¿por qué los pulgares falsos de los pandas dejaron de crecer a un número mayor?

«El pulgar falso de Panda tiene que caminar y ‘masticar'», dice Wang. «Tal función dual sirve como un límite de cuán grande puede llegar a ser ese ‘pulgar'».

Panda agarrar vs caminar

Panda agarrar vs caminar (el hueso blanco es el pulgar falso). Crédito: Cortesía del Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles

Wang y sus colegas creen que los pulgares falsos más cortos del panda moderno son un compromiso evolutivo entre la necesidad de manipular el bambú y la necesidad de caminar. La punta en forma de gancho del segundo pulgar de un panda moderno le permite manipular el bambú mientras le permite llevar su impresionante peso hasta la próxima comida de bambú. Después de todo, el «pulgar» realiza una doble función como sesamoideo radial: un hueso en la muñeca del animal.

«De cinco a seis millones de años debería ser tiempo suficiente para que el panda desarrollara pulgares falsos más largos, pero parece que la presión evolutiva de la necesidad de viajar y soportar peso mantuvo el ‘pulgar’ corto, lo suficientemente fuerte como para ser útil sin ser lo suficientemente grande». . para interponerse en el camino”, dice Denise Su, profesora asociada de la Escuela de Evolución Humana y Cambio Social e investigadora del Instituto de Orígenes Humanos de la Universidad Estatal de Arizona, y codirectora del proyecto que recuperó los especímenes de panda.

«Al evolucionar de un ancestro carnívoro y convertirse en un comedor de bambú puro, los pandas tienen que superar muchos obstáculos», dice Wang. «Un ‘pulgar’ oponible de un hueso de la muñeca puede ser el desarrollo más sorprendente contra estos obstáculos».

Referencia: «El primer pulgar falso del panda gigante sugiere demandas conflictivas de locomoción y alimentación» por Xiaoming Wang, Denise F. Su, Nina G. Jablonski, Xueping Ji, Jay Kelley, Lawrence J. Flynn y Tao Deng, 30 de junio de 2022, Informes científicos.
DOI: 10.1038/s41598-022-13402-y

Los autores de este artículo están afiliados al Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles, Los Ángeles, CA, EE. UU.; Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados, Academia China de Ciencias, Beijing, China; Universidad Estatal de Arizona, Tempe, Arizona, EE. UU.; Universidad Estatal de Pensilvania, University Park, Pensilvania, EE. UU.; Instituto de Zoología de Kunming, Academia China de Ciencias, Kunming, Yunnan, China; Instituto de Yunnan de Reliquias Culturales y Arqueología, Kunming, Yunnan, China; Universidad de Harvard, Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos.

La financiación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, la Fundación de Ciencias Naturales de Yunnan, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, los gobiernos de Zhaotong y Zhaoyang, el Instituto de Paleontología y Paleoantropología de vertebrados.

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Horoscopo

La NASA aprueba la continuación del láser espacial ICESat-2 después de más de 3 años de resultados significativos

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Ilustración del satélite de elevación de hielo, nubes y tierra de la NASA-2 (ICESat-2), una misión para medir los cambios en la altura del hielo de la Tierra. Crédito: NASA

Estanques que se derriten, hielo de verano y más: las mediciones con láser espacial están cambiando la Tierra

Desde 2003, el hielo marino del Ártico ha perdido alrededor de un tercio de su volumen. Al otro lado del mundo, en el otro polo, se han descubierto nuevos lagos glaciares muy por debajo de la superficie del hielo antártico. Y en latitudes intermedias, cambiando niveles de agua en los embalses revelaron influencias humanas.

Estos son solo algunos de los más de 100 nuevos descubrimientos realizados con datos de altura precisos de los 12 billones de mediciones láser recopiladas de[{» attribute=»»>NASA’s Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2 (ICESat-2).

Since its launch in September 2018, ICESat-2 has gathered data and inspired research on our changing Earth – ranging from ice to tropical beaches and boreal forests to urban areas. Before launch, mission science team members talked about what they hoped it would help us understand. After successfully completing its three-year primary mission, the mission now has the green light to continue operations, and these ice experts share what it has discovered.

Antarctic Ice Sheet

ICESat-2 measurements provide an incredible level of precision as it measures Earth’s surface, including the Antarctic ice sheet seen here. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center / Kate Ramsayer

Ice and Beyond

Alex Gardner, NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California

“I’m truly amazed at the engineering of ICESat-2. We’re counting individual photons bouncing off the surface of Earth – with incredible precision. And the science that is flowing from it is incredible. Right away, we saw changes in the Antarctic and Greenland ice sheets, the influence of the ocean eating away at the ice and melting the surface in Greenland.

“But what has also really stood out is the diversity of scientific fields using ICESat-2. It spans ocean science, hydrology, the cryosphere, the biosphere – I knew there would be a lot of ways of using the data, but I don’t think I anticipated how quickly that would happen. I’m looking forward to the tsunami of studies coming.”

Antarctic Peninsula

A glacier on the Antarctic Peninsula flows into the Bellingshausen Sea, as seen from a flight of the Operation IceBridge airborne mission, used to calibrate and validate ICESat-2 data. Credit: NASA / Kate Ramsayer

Melt in Antarctica

Brooke Medley, NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland

“I think one of the coolest things we’ve seen is melt ponds in Antarctica. It gets your brain jogging – if we could automatically detect individual ponds and measure their depth, it could tell us about the liquid water storage at the surface of the ice sheet, which is one of the most difficult things to estimate at that large a scale.

“That’s a neat thing about ICESat-2 – the scales at which you can observe processes ranges from very small, like snow blowing around, all the way up to the entire ice sheet.”

Summertime Ice

Nathan Kurtz, NASA Goddard

“In the last few decades, Arctic sea ice that used to last through the summers hasn’t been surviving. And ICESat-2 works surprisingly well in summers, given the clouds and melt ponds. So we can track the thickness of sea ice into the melt season, and figure out what’s causing the melt more definitively.

“A lot of people are interested in sea ice predictions, and whether over a summer the Arctic will be essentially free of sea ice. ICESat-2 helps us say with confidence what’s happening.”

Accuracy & Precision from the Get-go

Kelly Brunt, NASA Goddard and the National Science Foundation

“ICESat-2 was precise and accurate right out of the gate. Coupled with that, it has excellent pointing knowledge and pointing control, which means we aim to hit a spot and we hit it.

“So when we repeat orbits to measure how things change over time, we can get a better sense of things like the grounding zone of ice shelves, where the ice meets the ocean. We can better measure where those are, and also see the impact of tides on the floating ice.”

An Opening in the Sea Ice Cover North of Greenland

An opening in the sea ice cover north of Greenland is partially filled in by much smaller sea ice rubble and floes, as seen during an Operation IceBridge flight in September 2019. Credit: NASA/Linette Boisvert

Snow on Ice on Water

Ron Kwok, University of Washington

“ICESat-2 is a fantastic instrument, because we have such a significant improvement in resolution. It lets us see these narrow leads, the open water between floes of sea ice.

“Just as important, we can now pair it with CryoSat-2 to measure snow depth. ICESat-2 measures the top of the snow, CryoSat-2 detects the interface of snow and ice, and together the data tells us not just the snow depth but the sea ice thickness as well. After three years of ICESat-2 winter measurements, we saw the changes in the ice – and those changes weren’t small.”

Frozen Flood Ponds on Sea Ice

Frozen flood ponds on the sea ice, as seen during an Operation IceBridge flight in March 2017. Credit: NASA/Jeremy Harbeck

A New Level of Detail

Sinead Farrell, University of Maryland, College Park

“The level of detail we can get from ICESat-2 is something we’ve never achieved from another satellite. It’s a game changer.

“It’s providing us with information about melt ponds on sea ice, which are roughly the sizes of Olympic swimming pools – and ICESat-2 can measure their depth from space. This is massive because it allows us to understand how multiyear ice is melting out in summer. We have to observe melt ponds to understand how vulnerable the ice is to further loss.”

Detecting Climate Impacts

Thorsten Markus, NASA Headquarters in Washington

“ICESat-2 has gone beyond what it was designed for. I’m looking forward to extending the time series to get monthly data of polar regions over the years – something we haven’t had.

“As we get into five, six, seven years of data, we can actually see climate signals beyond what is due to weather. Then it becomes really interesting, and we can better understand how climate is impacting the poles.”

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