像這樣多風(fēng)的沙漠地區(qū)是細(xì)小塵埃顆粒的來源，這些塵埃顆粒被風(fēng)揚(yáng)到大氣中時(shí)可以加熱或冷卻周圍的空氣。但研究人員還不能評(píng)估大氣中的礦物塵埃是否在地方、區(qū)域和全球范圍內(nèi)具有整體的加熱或冷卻效果。EMIT的測(cè)量結(jié)果將幫助他們推進(jìn)計(jì)算機(jī)模型并提高我們對(duì)灰塵對(duì)氣候影響的理解。

(資料圖)

位于南加州的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的EMIT科學(xué)家創(chuàng)建了這些地圖，從而可以測(cè)試儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性，這是準(zhǔn)備全面科學(xué)運(yùn)作的關(guān)鍵第一步。

EMIT于7月安裝在空間站上，是一類新的高保真成像光譜儀中的第一個(gè)，它從空間收集數(shù)據(jù)并在比以前的儀器更大的體積下產(chǎn)生更好的質(zhì)量數(shù)據(jù)。

“幾十年前，當(dāng)我在研究生院的時(shí)候，從實(shí)驗(yàn)室的地質(zhì)樣品中收集一個(gè)光譜需要10分鐘。EMIT的成像光譜儀每秒?yún)s可以測(cè)量30萬個(gè)光譜，且質(zhì)量上乘，”EMIT的主要研究人員和JPL的高級(jí)研究科學(xué)家Robert Green說道。

“我們從EMIT獲得的數(shù)據(jù)將使我們更深入地了解地球的加熱和冷卻以及礦物塵埃在這一循環(huán)中發(fā)揮的作用，”NASA首席科學(xué)家和高級(jí)氣候顧問Kate Calvin說道，“看到我們?cè)谌绱硕痰臅r(shí)間內(nèi)從任務(wù)中獲得如此多的數(shù)據(jù)，這很有希望。EMIT是空間站上的七個(gè)地球科學(xué)儀器之一，其為我們提供了關(guān)于我們的星球如何受到氣候變化影響的更多信息?！?/p>

據(jù)悉，EMIT分析來自地球的反射光以數(shù)百種波長(zhǎng)測(cè)量它--從光譜的可見光到紅外線范圍。不同的材料以不同的波長(zhǎng)反射光線?？茖W(xué)家利用這些被稱為光譜指紋的模式來識(shí)別表面礦物并確定其位置。

繪制礦物地圖

內(nèi)華達(dá)州的地圖集中在太浩湖東北約130英里（209公里）的山區(qū)，揭示了以高嶺土為主的地點(diǎn)，高嶺土是一種淺色的礦物，其顆粒向上散射光線，在大氣中移動(dòng)時(shí)冷卻空氣。該地圖和光譜指紋與2018年機(jī)載可見光/紅外成像光譜儀（AVIRIS）從飛機(jī)上收集的數(shù)據(jù)密切相關(guān)，這些數(shù)據(jù)當(dāng)時(shí)得到了地質(zhì)學(xué)家的驗(yàn)證。研究人員正在利用這個(gè)和其他的比較來確認(rèn)EMIT測(cè)量的準(zhǔn)確性。

另一張礦物圖顯示，在的黎波里以南約500英里（800公里）的撒哈拉沙漠的一個(gè)人煙稀少的地段，有大量的高嶺土以及兩種鐵氧化物，赤鐵礦和戈鐵礦。來自富含鐵氧化物地區(qū)的顏色較深的塵埃顆粒會(huì)強(qiáng)烈吸收太陽的能量并加熱大氣層，可能會(huì)影響氣候。

目前，關(guān)于源自撒哈拉部分地區(qū)的塵埃的成分，幾乎沒有任何信息。事實(shí)上，研究人員只有來自世界各地的大約5000個(gè)土壤樣本的詳細(xì)礦物信息，這就要求他們對(duì)灰塵的成分作出推斷。

EMIT將在六大洲收集數(shù)十億新的光譜測(cè)量數(shù)據(jù)、填補(bǔ)這一知識(shí)空白并推動(dòng)氣候科學(xué)。“有了這種卓越的表現(xiàn)，我們有望在不到一年的時(shí)間里全面繪制地球干旱地區(qū)的礦物圖--約占地球陸地表面的25%--并實(shí)現(xiàn)我們的氣候科學(xué)目標(biāo)，”Green說道。

EMIT的數(shù)據(jù)還將免費(fèi)提供給廣泛的調(diào)查。更重要的是，該儀器的技術(shù)正在為未來的地表生物和地質(zhì)(SBG)衛(wèi)星任務(wù)奠定基礎(chǔ)，該任務(wù)是NASA地球系統(tǒng)觀測(cè)站的一部分，是一組旨在解決氣候變化的任務(wù)。

開拓性技術(shù)

EMIT的根源在于NASA的機(jī)載成像光譜儀(AIS)在1982年首次展示的成像光譜儀技術(shù)。該儀器旨在從低空研究飛機(jī)上識(shí)別地球表面的礦物，它幾乎立即提供了令人驚訝的結(jié)果。在內(nèi)華達(dá)州Cuprite附近的早期測(cè)試飛行中，AIS檢測(cè)到了水銨長(zhǎng)石的獨(dú)特光譜特征，這種礦物在該地區(qū)以前的任何地質(zhì)圖上都沒有見過。

AVIRIS--接替AIS的機(jī)載儀器--在1986年推出時(shí)為未來的光譜儀鋪平了道路，其研究了地質(zhì)學(xué)、植物功能和高山融雪等自然現(xiàn)象。另外，它還繪制了超級(jí)基金場(chǎng)地的化學(xué)污染圖并研究了石油泄漏--包括2010年的“深水地平線”大規(guī)模泄漏。在9月11日襲擊事件發(fā)生后，它飛越了曼哈頓的世貿(mào)中心遺址，找到了失控的火災(zāi)并繪制了殘骸中的碎片組成。

多年來，隨著光學(xué)、探測(cè)器陣列和計(jì)算能力的進(jìn)步，能夠分辨更小目標(biāo)和更細(xì)微差異的成像光譜儀已經(jīng)隨著任務(wù)飛過整個(gè)太陽系。

2009年，印度空間研究組織的Chandrayaan-1探測(cè)器上的一個(gè)由JPL建造的成像光譜儀測(cè)量了月球上的水的跡象。NASA將于2024年發(fā)射的Europa Clipper將依靠一個(gè)成像光譜儀來幫助科學(xué)家評(píng)估這個(gè)冰冷的Jovian衛(wèi)星是否有可能支持生命的條件。

JPL開發(fā)的高度先進(jìn)的光譜儀將成為NASA即將進(jìn)行的月球開拓者項(xiàng)目的一部分--該項(xiàng)目將確定月球上水的形式、豐度和分布及月球水循環(huán)的性質(zhì)，另外還將出現(xiàn)在非營(yíng)利組織Carbon Mapper即將發(fā)射的衛(wèi)星上以此在從太空中發(fā)現(xiàn)溫室氣體的點(diǎn)源。

“技術(shù)的發(fā)展方向是我從未想象過的，”JPL研究員Gregg Vane說道，“現(xiàn)在有了EMIT，我們正在用它從太空回看我們自己的星球以進(jìn)行重要的氣候研究?！睋?jù)悉，他的地質(zhì)學(xué)研究生課程幫助激發(fā)了最初成像光譜儀的想法。