为研究气候影响,NASA EMIT任务将绘制尘埃起源图

2022年05月18日 11:01 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

尘埃被风吹过大陆和海洋,这不仅仅让天空变得朦胧、让肺部充血,而且还会在挡风玻璃上留下一层薄膜。另外,它被称为矿尘或沙尘,它会影响天气、加速融雪并使陆地和海洋中的植物受精。

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来自北非的颗粒可以在全球范围内旅行数千英里、引发浮游植物的大量繁殖、为亚马逊雨林提供营养并为一些美国城市披上一层砂砾的面纱并同时吸收和散射阳光。

NASA的地球表面矿物尘源调查(EMIT)任务将于2022年6月发射。该任务旨在加深研究人员对这些来自地球沙漠的土壤、淤泥和粘土的细小颗粒的了解并最终了解它们如何影响我们星球的气候。

据了解,颜色较深、富含铁的尘埃会吸收太阳的热量,从而使周围的空气变暖,而颜色较浅、富含粘土的颗粒则起相反的作用。来自EMIT的主要研究者、南加州NASA喷气推进实验室的长期研究人员Robert O. Green指出:“不同种类的尘埃拥有不同的特性--它们是酸性的,它们是碱性的,它们是浅色的,它们是深色的--这些特性决定了粒子如何跟地球的大气及土地、水和生物体相互作用”。另外,他还补充称,有了EMIT的数据,他们将走上绘制世界尘埃源地区地图的轨道并了解尘埃如何加热和冷却地球及在未来气候情况下可能发生的变化。

NASA和其他地方的研究人员长期以来一直关注尘埃的飞行--根据颗粒大小,这一旅程可能跨越数小时或数周。它对大气的影响包括在气候模型中,但仍不清楚尘埃是否对地球有净的变暖或变冷的影响--以及这一点是如何随时间变化的。

EMIT副首席调查员、纽约伊萨卡康奈尔大学的地球系统科学家Natalie Mahowald自出,这种不确定性来自于缺乏关于灰尘组成的数据。研究人员所拥有的知识来自于不到5000个采样点,而这些采样点大多在农业区,那里的详细土壤信息可以为农业或商业目的服务。由于很少有农作物生长在沙漠中,世界上的产尘地区往往没有得到充分的采样,所以科学家们必须在他们的计算机模拟中假设尘埃的成分。据悉,这些模拟结合了土地、水和空气数据来模拟气候变化。

Mahowald说道:“通常在气候模型中,我们把灰尘模拟成黄色--所有类型的灰尘的平均颜色--但如果你曾经去过一个沙漠地区你会知道沙子并不全是一种颜色。所以这种假设,即它在全球范围内是统一的并不反映现实中的情况。”

绘制尘埃的起源图

EMIT应该会改善这种情况。从国际空间站上的栖息地,这个最先进的成像光谱仪将绘制世界上的矿尘源,当仪器在干燥、植被稀少的地区上空运行时收集有关颗粒颜色和成分的信息。

据了解,EMIT将专注于10种重要的尘埃,这包括那些含有氧化铁的尘埃,其暗红色的色调会导致大气层的强烈升温。了解在每个地区的表面盛行哪种尘埃将提供关于在空气中提升和运输的颗粒的组成的新信息。有了这些数据和信息,气候科学家才能加深他们对矿物灰尘的区域和全球气候影响的理解。

Mahowald表示:“粉尘排放有很大的变异性--每秒钟都有一些由于风或雨的转变而产生的变异,而且有季节性、年度性和长期性的变异。EMIT将提供有关尘埃来源区域的信息,我们将其跟其他大气和气候信息相结合以评估排放的变化,另外还能更好地了解过去发生了什么以及未来会发生什么。”

超十亿次的测量

EMIT的光谱仪接收从地球上反射的太阳光,然后将其分为数百种不同的颜色,最终记录在一个光探测器的网格上。这个网格有1280个柱子,每个柱子有480个元素,每个柱子实际上都是它自己的光谱仪,它们负责读取地球表面一个足球场大小的区域的颜色。该仪器的探测器一起可以扫描50英里(80公里)宽的土地,扫描速度超过4.4mph(7km/h)。

“一开始,科学家们用单一的光谱仪工作。现在我们将有效地在地球表面飞行1280个光谱仪,而每个光谱仪每秒可以收集数百个测量值,”Green说道。

EMIT在其任务期间将提供超过10亿个新的测量值。由于每种尘埃类型都有独特的光反射特征,研究人员将能确定表面物质的矿物和化学成分。

这些观察的精确度将使EMIT的仪器成为有史以来被送入太空的最复杂的面向地球的成像光谱仪之一。

关于该任务的更多信息

EMIT正在NASA的喷气推进实验室开发。它计划从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射到国际空间站,这是SpaceX为NASA执行的第25次商业补给服务任务。一旦EMIT开始运行,其数据将被送到NASA土地流程分布式主动存档中心以供其他研究人员和公众使用。

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