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光子在雪中穿行，就像蚂蚁在巢穴中穿行。这启发了美国宇航局一项巧妙的新技术，用于测量轨道上的绒毛。
美国国家航空航天局（NASA）极其敏感的ICESat-2卫星向地球发射激光，并分析反射回来的东西，使科学家能够估计雪的深度。照片：黛博拉·麦卡勒姆/美国国家航空航天局
作为一个群体，蚂蚁是习惯性的生物。虽然个体的路径尚不确定，但花了大量时间观察整个蚁群行为的生物学家可以预测任何一只蚂蚁在重新浮出水面之前在地下徘徊的平均时间。这让美国国家航空航天局物理学家胡永祥（Yongxiang Hu）怀疑，穿越雪堆的光子和光粒子是否也同样具有可预测性。如果是这样的话，科学家们就可以利用轨道卫星发出的激光来估计积雪深度，这可能是一种监测北极地区水供应和海冰健康状况的有力新方法。
美国国家航空航天局的ICESat-2卫星配备了激光雷达，这是一种自动驾驶汽车用来构建周围环境3D地图的激光系统。这个极其灵敏的仪器向地球发射数万亿的光子，然后分析反射回卫星的东西。因为科学家知道光速，所以他们可以使用激光雷达来确定海拔：从山顶反弹的光子到达ICESat-2所需的时间比从谷底反弹的光子略短。
当你向雪堆里发射激光雷达时，同样的事情也会发生。“我们可以测量每一个光子在雪中行进的距离，”美国国家航空航天局兰利研究中心的研究员胡说。一些光子在到达地表并返回卫星之前，可能会深入积雪数十英尺甚至一百英尺。（光子以光束的形式穿透雪，而不是横向喷射。想象一下激光穿过烟雾云的方式看起来像一条直线。）这种延迟暴露了雪的深度，就像光子从山谷中反弹回来比从山顶反弹回来需要更多的时间。
光子的路径并不总是简单的。就像蚂蚁在其地下殖民地徘徊一样，太空激光发出的光子在雪地中随机穿行。一些会一直传播到下层土壤，并在它们返回地面之前将其反射。有些在撞到雪粒后中途反弹。“他们中的大多数人在雪地里走了几英寸就回来了，”胡说。“但是，还有很多雪陷得很深，距离很长，在雪中来回弹跳。”所有这些都会产生嘈杂的数据。
但在它的内部，有一种模式，就像一群蚂蚁在一个群体周围移动的方式一样。虽然每个光子的路径都不稳定，但科学家可以用数学方法表示每个光子的平均传播距离。该团队计算得出，平均而言，光子的传播距离是其所穿过雪的深度的两倍。
一旦他们有了这个公式，该团队就可以使用ICESat-2的全球激光雷达数据来估计整个星球的积雪深度。然后他们将这些估计值与飞机使用雷达对相同区域进行的积雪深度测量值进行了比较。（第三种选择是在雪中插入特殊的杆。）胡谈到这些方法时说：“它们比较好。”。“我们很高兴这个理论奏效了。”
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