EMIT 仪器将帮助研究人员模拟尘埃对气候的影响

美国加利福尼亚州索尔顿海地区的矿物测绘结果来自 NASA 机载可见光/红外成像光谱仪 (AVIRIS) 数据的 Tetracorder 分析。 EMIT 具有与 AVIRIS 类似的功能。 图像上的每种颜色都代表该 Tetracorder 标准产品中特定矿物或矿物组的标识。 Tetracorder 可生成数百种材料的地图,因此这是众多汇总产品之一。 EMIT 团队将利用干旱地区矿物的鉴定来研究尘埃对气候的影响。 图片来源:R. Clark,PSI

前往国际空间站 (ISS) 的新仪器将帮助研究人员了解沙尘暴怎样加热或冷却地球。 美国宇航局今天启动的地球表面矿物尘埃源调查 (EMIT) 任务将极大地拓宽科学家对受矿物尘埃影响区域的认识。

“目前,气候变化的尘埃影响基于整个地球约 5,000 个土壤样本。EMIT 将为世界干旱地区收集超过 10 亿个可用测量值,”行星科学研究所高级科学家罗杰·克拉克 (Roger Clark) 说。 EMIT 任务的联合研究员。 “矿物学将在地球干旱地区每 60 x 60 米区域进行一次采样,而不仅仅是一个小型实验室样本,并将测量超过 10 亿个位置,让我们更好地了解产生粉尘的矿物质地区。”

风吹过各大洲和海洋,尘埃不仅使天空变得朦胧、肺部充血,还会在挡风玻璃上留下一层薄膜。 也被称为矿物尘埃或沙漠尘埃,它可以影响天气,加速融雪,并为陆地和海洋中的植物施肥。 来自北非的粒子可以在全球范围内传播数千英里,引发浮游植物繁盛,为亚马逊雨林播种营养,并用沙砾覆盖一些美国城市,同时吸收和散射阳光。

“了解尘埃的成分是了解变暖与变冷以及在区域和全球范围内变暖与变冷程度的关键。根据尘埃的成分,它可以使地球变冷或变暖。暗尘埃,包括含铁氧化物的尘埃可能导致变暖,而轻尘可能导致降温。尘埃还在生态系统和人类健康中发挥作用,”克拉克说。 “灰尘可以为数千英里外的生态系统提供营养。灰尘还会导致人类和动物的呼吸系统问题。”

EMIT 将附在国际空间站上,是由喷气推进实验室建造的成像光谱仪,它将识别和绘制产生尘埃的干旱地区的矿物学。 成像光谱仪就像一台功能更强大的数码相机。 数码相机只记录三种颜色的图像。 EMIT 将记录从紫外线到红外线的 288 种颜色或波长的图像。 波长辨别的精细细节可以远程测量精确的成分,无论是固体、液体还是气体。

学分:行星科学研究所

EMIT 将使用由美国地质调查局的 Clark 及其同事开发的名为 Tetracorder 的软件系统,该系统将在 PSI 继续开发。 Tetracorder 是一个公共领域的分析程序,用于使用光谱数据识别和映射特定材料。 它还可用于帮助识别使用实验室光谱仪测量的材料。 该程序的一个重要特点是材料的识别。 克拉克和他的团队估计,他们已经投入了大约 100 人年的时间来开发 Tetracorder 软件和构成材料光谱特征知识库的光谱库。

“Tetracorder 是一种识别和绘图系统,它将在 EMIT 的成功中发挥关键作用,”克拉克说。 “在某些方面,Tetracorder 就像科幻系列《星际迷航》中的三录仪,因为它可以远程识别材料。但三录仪只为检测到的化合物指明方向。通过成像光谱学和 Tetracorder 分析,我们已经超越了星际迷航三录仪,因为我们制作了化合物的地图。”

来自 EMIT 仪器的数据将被下行连接到喷气推进实验室,在那里将被校准并馈送到 Tetracorder。 Tetracorder 检测到的对尘埃建模很重要的矿物质随后将被输入气候模型,以便科学家们了解它们在地球变暖或降温方面的作用。

Tetracorder 将产生许多其他结果,研究人员可能会在其他研究中使用这些结果。 Tetracorder 分析可以生成数百种材料、矿物混合物、人造材料、植被和植被健康状况的地图。

Tetracorder 已在整个太阳系中使用,在月球上发现和绘制水图,并使用航天器上的光谱仪绘制火星以及木星和土星卫星上的矿物和化合物图。 它还被用于用飞机上的仪器绘制地球上的生态系统和地质图,还用于绘制世界贸易中心灾难中的残骸,并在 2010 年深水地平线石油中推导出海洋表面的石油含量洒。 Tetracorder 还被用于 PSI 的 NASA SSERVI TREX 项目,该项目在卡内基梅隆大学正在开发的新一代漫游车上运行。 在流动站上运行的四记录仪分析来自光谱仪的数据,提供实时成分分析,使流动站能够帮助决定去哪里。