807 0

EMIT составит карту крошечных частиц пыли для изучения больших климатических воздействий

Чтобы помочь исследователям моделировать климатические эффекты, миссия Earth Surface Mineral Dust Source Investigation измерит состав минералов, которые становятся воздушной пылью.

Пыль, переносимая ветром через континенты и океаны, не только делает небо туманным, засоряет легкие и оставляет пленку на ветровом стекле. Известная также как минеральная или пустынная пыль, может влиять на погоду, ускорять таяние снега и удобрять растения на суше и в океане. Частицы из Северной Африки могут перемещаться на тысячи километров по всему миру, вызывая цветение фитопланктона, насыщая тропические леса Амазонки питательными веществами и покрывая некоторые далекие города пеленой песка, поглощая и рассеивая солнечный свет.

Миссия НАСА по исследованию источников минеральной пыли на поверхности Земли (EMIT), запуск которой намечен на июнь 2022 года, призвана углубить понимание исследователями этих мелких частиц почвы, ила и глины из пустынь Земли и, в конечном счете, их влияния на климат.

Темная, богатая железом пыль поглощает солнечное тепло и нагревает окружающий воздух, в то время как частицы более светлого цвета, богатые глиной, делают обратное. "Различные виды пыли имеют различные свойства - кислотные, обычные, светлые, темные - которые определяют, как частицы взаимодействуют с атмосферой Земли, а также с землей, водой и организмами", - сказал Роберт О. Грин, главный исследователь EMIT и давний научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. С помощью данных EMIT, - добавил он, - мы сможем составить карту регионов с источниками пыли и понять, как пыль нагревает и охлаждает планету, а также как это может измениться при будущих климатических сценариях".

Исследователи НАСА и других организаций уже давно обратили внимание на полет пыли - путешествие, которое может длиться часы или недели, в зависимости от размера частиц. Ее атмосферное воздействие включено в климатические модели, но остается неясным, оказывает ли пыль чистое согревающее или охлаждающее воздействие на планету, и как оно меняется со временем.

Неопределенность возникает из-за отсутствия данных о составе пыли, говорит Натали Маховальд, заместитель главного исследователя EMIT и ученый по системам Земли из Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк. Те знания, которыми располагают исследователи, получены из менее чем 5 000 мест отбора проб, которые в основном находятся в сельскохозяйственных районах, где подробная информация о почве может служить сельскохозяйственным или коммерческим целям. Поскольку в пустынях растет мало сельскохозяйственных культур, регионы мира, производящие пыль, как правило, недостаточно изучены, поэтому ученые вынуждены предполагать состав пыли в своих компьютерных симуляциях, которые объединяют данные о земле, воде и воздухе для моделирования изменений климата.

"Обычно в климатических моделях мы моделируем пыль как желтую - средний цвет всех типов пыли, но если вы когда-нибудь бывали в пустыне, вы знаете, что песок не бывает одного цвета", - сказал Маховальд. "Поэтому предположение о том, что он однороден по всему земному шару, не отражает того, что происходит в реальности".

Составление карты происхождения пыли

EMIT должен улучшить этот сценарий. Находясь на борту Международной космической станции, современный спектрометр с формированием изображений будет составлять карту источников минеральной пыли в мире, собирая информацию о цвете и составе частиц во время орбитальных полетов над сухими регионами с редкой растительностью.

EMIT сосредоточится на 10 важных разновидностях пыли, включая те, которые содержат оксиды железа, чьи темно-красные оттенки могут вызывать сильное потепление атмосферы. Знание того, какие виды пыли преобладают на поверхности в каждом регионе, позволит получить новую информацию о составе частиц, поднимаемых и переносимых по воздуху. С помощью этих данных климатологи смогут углубить свое понимание регионального и глобального влияния минеральной пыли на климат.

"Существует большая изменчивость в выбросах пыли - каждую секунду есть постоянна изменчивость, связанная со сдвигами ветра или ходом дождей, есть сезонная, годовая и долгосрочная изменчивость", - сказал Маховальд. "EMIT предоставит информацию об источниках пыли, которую мы объединим с другой атмосферной и климатической информацией, чтобы оценить изменения в выбросах и лучше понять, что происходило в прошлом и что будет происходить в будущем".

Более миллиарда измерений

Спектрометр EMIT принимает солнечный свет, отраженный от Земли, затем разделяет его на сотни различных цветов и записывает их на сетке световых детекторов. Сетка имеет 1 280 столбцов, каждый из которых состоит из 480 элементов, и каждый столбец фактически является собственным спектрометром, считывающим цвета участка земной поверхности размером с футбольное поле. Вместе детекторы прибора могут просканировать полосу земли шириной 80 километров со скоростью более 7 километров в секунду.

"Вначале ученые работали с одиночными спектрометрами", - сказал Грин. "Теперь же мы будем летать над поверхностью Земли с 1 280 спектрометрами, каждый из которых будет собирать сотни измерений в секунду".

За время своей работы EMIT проведет более 1 миллиарда новых измерений. Поскольку каждый тип пыли обладает уникальной светоотражающей характеристикой, исследователи смогут определить минеральный и химический состав веществ на поверхности.

Точность этих наблюдений сделает прибор EMIT одним из самых сложных спектрометров, когда-либо выводимых в космос.

(Добавил: RoboAstroNews)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен