اولین نقشه‌های گرد و غباری را از فضا برای علم آب و هوا ارائه می‌کند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از (سای تک دیلی)، اندازه‌گیری‌های EMIT، تحقیق منبع گرد و غبار معدنی سطح زمین، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را که دانشمندان برای درک تغییرات آب و هوایی استفاده می‌کنند، بهبود می‌بخشد.

ماموریت بررسی منبع غبار معدنی سطح زمین ناسا (EMIT) در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) اولین نقشه‌های معدنی خود را تهیه کرده است که تصاویر دقیقی را ارائه می‌دهد که ترکیب سطح را در مناطق شمال غربی نوادا و لیبی در صحرای صحرا نشان می‌دهد. EMIT با فضاپیمای SpaceX Dragon در ۱۴ ژوئیه ۲۰۲۲ به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب شد.

مناطق بیابانی بادخیز مانند این منابع ذرات ریز گرد و غبار هستند که وقتی توسط باد به جو منتقل می‌شوند، می‌توانند هوای اطراف را گرم یا خنک کنند. اما محققان نتوانسته‌اند ارزیابی کنند که آیا گرد و غبار معدنی موجود در اتمسفر اثرات گرمایش یا خنک‌کننده کلی در مقیاس محلی، منطقه‌ای و جهانی دارد یا خیر. اندازه‌گیری‌های EMIT به آن‌ها کمک می‌کند تا مدل‌های کامپیوتری را پیش ببرند و درک ما از اثرات گرد و غبار بر آب و هوا را بهبود بخشند.

دانشمندان EMIT در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در جنوب کالیفرنیا و سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) این نقشه‌ها را برای آزمایش دقت اندازه گیری ابزار ایجاد کردند.

EMIT که در ماه جولای در ایستگاه فضایی نصب شد، اولین دستگاه طیف سنج تصویربرداری با کیفیت بالا از کلاس جدید است که داده‌ها را از فضا جمع‌آوری می‌کند و داده‌های با کیفیت بهتری را در حجم‌های بیشتر نسبت به دستگاه‌های قبلی تولید می‌کند.

 دهه‌ها پیش، زمانی که من در مقطع کارشناسی ارشد بودم، جمع‌آوری یک طیف منفرد از یک نمونه زمین‌شناسی در آزمایشگاه ۱۰ دقیقه طول کشید. رابرت گرین، محقق اصلی EMIT و دانشمند تحقیقاتی ارشد در JPL، گفت: طیف‌سنج تصویربرداری EMIT ۳۰۰۰۰۰ طیف در ثانیه را با کیفیت برتر اندازه‌گیری می‌کند.

«داده‌هایی که از EMIT دریافت می‌کنیم، بینش بیشتری در مورد گرمایش و سرمایش زمین و نقش غبار معدنی در این چرخه به ما می‌دهد. کیت کالوین، دانشمند ارشد ناسا و مشاور ارشد آب و هوا، گفت: دیدن حجم داده‌هایی که از این ماموریت در مدت زمان کوتاهی دریافت می‌کنیم، امیدوارکننده است. EMIT یکی از هفت ابزار علم زمین در ایستگاه فضایی بین‌المللی است که اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی تأثیر سیاره ما توسط تغییرات آب و هوایی به ما می‌دهد.

EMIT نور منعکس شده از زمین را تجزیه و تحلیل می‌کند و آن را در صد‌ها طول موج، از طیف مرئی تا مادون قرمز طیف اندازه گیری می‌کند. مواد مختلف نور را در طول موج‌های مختلف منعکس می‌کنند. دانشمندان از این الگو‌ها به نام اثر انگشت طیفی برای شناسایی کانی‌های سطحی و مشخص کردن مکان‌های آن‌ها استفاده می‌کنند.

نقشه برداری مواد معدنی

نقشه نوادا بر روی منطقه‌ای کوهستانی در حدود ۱۳۰ مایلی (۲۰۹ کیلومتری) شمال شرقی دریاچه تاهو تمرکز دارد و مکان‌هایی را نشان می‌دهد که کائولینیت، یک ماده معدنی رنگ روشن است که ذرات آن نور را به سمت بالا پراکنده می‌کنند و هوا را هنگام حرکت در جو خنک می‌کنند. نقشه و اثر انگشت طیفی با نقشه‌های جمع‌آوری‌شده از هواپیما در سال ۲۰۱۸ توسط طیف‌سنج تصویربرداری مرئی/مادون قرمز هوابرد (AVIRIS)، داده‌هایی که در آن زمان توسط زمین‌شناسان تأیید شده بود، مطابقت دارد. محققان از این مقایسه و سایر مقایسه‌ها برای تأیید صحت اندازه‌گیری‌های EMIT استفاده می‌کنند.

نقشه معدنی دیگر مقادیر قابل توجهی کائولینیت و همچنین دو اکسید آهن، هماتیت و گوتیت را در بخش کم جمعیت صحرا در حدود ۵۰۰ مایلی (۸۰۰ کیلومتری) جنوب طرابلس نشان می‌دهد. ذرات غبار تیره‌تر از مناطق غنی از اکسید آهن به شدت انرژی خورشید را جذب می‌کنند و جو را گرم می‌کنند و به طور بالقوه بر آب و هوا تأثیر می‌گذارند.

در حال حاضر، اطلاعات کمی در مورد ترکیب گرد و غباری که از بخش‌هایی از صحرای صحرا منشا گرفته است وجود دارد. در واقع، محققان اطلاعات دقیق معدنی تنها از حدود ۵۰۰۰ نمونه خاک از سرتاسر جهان را در اختیار دارند که لازم است در مورد ترکیب غبار استنباط کنند.

EMIT میلیارد‌ها اندازه‌گیری طیف‌سنجی جدید را در شش قاره جمع‌آوری می‌کند و این شکاف در دانش را از بین می‌برد و علم آب و هوا را پیش می‌برد. گرین گفت: "با این عملکرد استثنایی، ما در مسیر نقشه برداری جامع از مواد معدنی مناطق خشک زمین - حدود ۲۵ درصد از سطح زمین - در کمتر از یک سال و دستیابی به اهداف علم آب و هوا هستیم. "

داده‌های EMIT همچنین برای طیف گسترده‌ای از تحقیقات، از جمله جستجو برای مواد معدنی مهم استراتژیک مانند لیتیوم و عناصر کمیاب، به‌طور رایگان در دسترس خواهند بود. علاوه بر این، فناوری این ابزار زمینه را برای ماموریت ماهواره‌ای زیست‌شناسی و زمین‌شناسی سطحی (SBG) در آینده فراهم می‌کند، که بخشی از رصدخانه سیستم زمین ناسا است، مجموعه‌ای از مأموریت‌ها با هدف رسیدگی به تغییرات آب و هوایی.

فناوری پیشرو

EMIT ریشه‌های خود را به فناوری طیف‌سنج تصویربرداری که طیف‌سنج تصویربرداری هوابرد ناسا (AIS) برای اولین بار در سال ۱۹۸۲ نشان داد. این ابزار برای شناسایی مواد معدنی روی سطح زمین از یک هواپیمای تحقیقاتی در ارتفاع پایین طراحی شده است، و تقریباً بلافاصله نتایج شگفت‌آوری را ارائه داد. در طول پرواز‌های آزمایشی اولیه در نزدیکی Cuprite، نوادا، AIS نشانه طیفی منحصر به فرد بودینگتونیت را شناسایی کرد، ماده معدنی که در هیچ نقشه زمین شناسی قبلی این منطقه دیده نشده بود.

AVIRIS که در سال ۱۹۸۶ راه را برای طیف‌سنج‌های آینده معرفی کرد - ابزار هوایی که جانشین AIS شد- زمین‌شناسی، عملکرد گیاهان و ذوب برف‌های کوهستانی را از جمله دیگر پدیده‌های طبیعی مورد مطالعه قرار داده است. همچنین آلودگی شیمیایی در سایت‌های Superfund را ترسیم کرده و نشت‌های نفتی از جمله نشت عظیم Deepwater Horizon در سال ۲۰۱۰ را بررسی کرده است؛ و پس از حملات ۱۱ سپتامبر بر فراز سایت مرکز تجارت جهانی در منهتن پرواز کرد، آتش‌سوزی‌های کنترل نشده را پیدا کرد و ترکیب زباله‌ها را نقشه‌برداری کرد. خرابه.

در طول سال‌ها، با پیشرفت اپتیک، آرایه‌های آشکارساز و قابلیت‌های محاسباتی، طیف‌سنج‌های تصویربرداری که قادر به حل اهداف کوچک‌تر و تفاوت‌های ظریف‌تر هستند، با مأموریت‌هایی در سراسر منظومه شمسی پرواز کردند.

یک طیف‌سنج تصویربرداری ساخته شده توسط JPL در کاوشگر چاندرایان-۱ سازمان تحقیقات فضایی هند، نشانه‌های آب را در ماه در سال ۲۰۰۹ اندازه‌گیری کرد. اروپا کلیپر ناسا، که در سال ۲۰۲۴ به فضا پرتاب شد، برای کمک به دانشمندان برای ارزیابی اینکه آیا قمر یخی جوین را ارزیابی می‌کند، به یک طیف‌سنج تصویربرداری تکیه خواهد کرد. شرایطی دارد که می‌تواند زندگی را پشتیبانی کند.

طیف‌سنج‌های بسیار پیشرفته توسعه‌یافته توسط JPL بخشی از ماه آینده ناسا خواهند بود - که شکل، فراوانی و توزیع آب در ماه و ماهیت چرخه آب ماه را تعیین می‌کند - و در ماهواره‌هایی که قرار است توسط سازمان غیرانتفاعی Carbon Mapper پرتاب شوند. با هدف شناسایی منابع نقطه‌ای گاز‌های گلخانه‌ای از فضا.

گرگ وین، محقق JPL که تحصیلات تکمیلی او در زمین شناسی به الهام بخشیدن به ایده طیف سنج تصویربرداری اولیه کمک کرد، گفت: تکنولوژی مسیر‌هایی را گرفت که من هرگز تصور نمی‌کردم. اکنون با EMIT، ما از آن برای نگاه کردن به سیاره خود از فضا برای تحقیقات مهم آب و هوایی استفاده می‌کنیم.

با استفاده از فناوری طیف‌سنج تصویری توسعه‌یافته در JPL، EMIT ترکیب سطحی مواد معدنی در مناطق تولید غبار زمین را ترسیم می‌کند و به دانشمندان اقلیم کمک می‌کند تا تأثیر ذرات غبار موجود در هوا را در گرمایش و خنک‌کردن جو زمین بهتر درک کنند. اعتبار: NASA/JPL-Caltech

اطلاعات بیشتر درباره ماموریت

EMIT از درخواست Earth Venture Instrument-۴ تحت بخش علوم زمین اداره ماموریت علمی ناسا انتخاب شد و در آزمایشگاه رانش جت ناسا (JPL) که توسط موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) در پاسادنا برای آژانس مدیریت می‌شود، توسعه یافت. کالیفرنیا در ۱۴ ژوئیه ۲۰۲۲ از مرکز فضایی کندی ناسا در فلوریدا از روی یک فضاپیمای تدارکاتی SpaceX Dragon در فلوریدا پرتاب شد. داده‌های این ابزار برای استفاده توسط سایر محققان و عموم به مرکز بایگانی فعال توزیع‌شده فرآیند‌های زمینی ناسا (DAAC) تحویل داده می‌شود.