Как известно, натрий занимает шестую позицию среди самых распространенных элементов, находящихся в верхних слоях земной коры. Он используется в качестве теплоносителя, охлаждающего ядерные реакторы атомных электростанций, его часто применяют в качестве осушителя, убирающего влагу из воздуха или другого газа, соединения натрия находятся в каждой клетке любого живого организма и именно за счет их наличия передаются импульсы в нервных тканях и осуществляется регулирование кровяного давления. Оказывается, этот элемент может быть еще полезен в качестве мишени для лазерной сканирующей системы, которая позволит ученым изучить динамику движения и определить другие характеристики мезосферы Земли, малоизученной области атмосферы Земли, которая одновременно подвергается влиянию "космической погоды" и влиянию нижних слоев атмосферы.

Группа исследователей из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда занимается разработкой новой лазерной сканирующей системы, для которой частицы и атомы натрия будут выступать в качестве мишени. Свет лазера, переизлученный атомами натрия и зарегистрированный высокочувствительными оптическими датчиками, "осветит" сложные взаимоотношения между химическими процессами и динамикой физических процессов, происходящих в мезосфере, области атмосферы нашей планеты, начинающейся на 65 километрах и простирающейся на высоту 180 километров выше поверхности Земли, туда, где заканчивается атмосфера и начинается космический вакуум.

Оказывается, что в верхних слоях земной атмосферы содержится очень много различных металлов, включая железо, магний, кальций, калий и натрий. Все эти металлы попали в атмосферу с мельчайшими частичками космической пыли Зодиакального Облака Пыли (Zodiacal Dust Cloud), которая очень медленно оседают на поверхность планеты. Натрий из всей группы металлов является металлом, который легче всего обнаружить и отследить его перемещения. "В мезосфере присутствует достаточно толстый слой атомарного натрия" - рассказывает Диего Дженчес (Diego Janches), руководитель группы, занимающейся разработкой оптического лазерного сканера, - "Когда мы освещаем эту область светом желтого лазера, фотоны света поглощаются атомами натрия, которые затем излучают другие фотоны света, имеющие строго определенную длину волны. Измеряя уровень переизлученного света, мы можем определить концентрацию натрия в атмосфере, его температуру, и скорость, с которой он перемещается вместе с воздухом".

Из-за его достаточно высокой концентрации, натрий может обеспечить проведение сканирования с достаточно высокой разрешающей способностью, что позволит ученым получить больше достоверной информации о динамике процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы Земли. С помощью этих данных ученые смогут узнать больше о влиянии энергии Солнца на Землю и о множестве других интересных явлений, происходящих на границе атмосферы с космосом.

Ученые уже использовали все вышеописанные методы, основанные на свойствах натрия, находящегося в атмосфере, на протяжении нескольких десятков лет. Но все созданные научные инструменты были инструментами наземного базирования, еще никто не создавал бортовых оптических натриевых сканеров, которые предназначены для установки на летательные аппараты или космические аппараты. "Мы хотим провести лазерное натриевое сканирование из космоса, оттуда, где нам не будет мешать толстый слой атмосферы" - рассказывает Дженчес, - "Такой подход обеспечить быстрое составление подробной карты распределения натрия в мезосфере и постоянное ее поддержание в актуальном состоянии".

В рамках исследовательской программы, которая проводится в Центре имени Годдарда, разрабатываемая исследователями технология оптического лазерного сканирования пройдет первые реальные испытания на борту Международной Космической Станции (МКС). Если эти испытания пройдут успешно, то начнется подготовка к запуску специального спутника, который будет нести лазерный натриевый сканер, а люди получат в свое распоряжение инструмент, который может принести пользу не только для исследований атмосферы Земли, но и для исследований атмосфер других планет.