Niezwykły bohater NASA w obliczu kryzysu klimatycznego

Od chwili wystrzelenia 16 miesięcy temu jest to spektrometr obrazujący EMIT na pokładzie statku kosmicznego Międzynarodowa Stacja Kosmiczna Wykazano zdolność do wykrywania nie tylko minerałów powierzchniowych.

Ponad rok po tym, jak po raz pierwszy wykryto smugi metanu z jego stanowiska na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), dane z instrumentu NASA EMIT są obecnie wykorzystywane do określenia emisji gazów cieplarnianych ze źródła stacjonarnego ze skutecznością, która zaskoczyła nawet jego projektantów.

Misja i możliwości EMIT

Badanie EMIT, skrót od Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, rozpoczęto w lipcu 2022 r. w celu zmapowania dziesięciu kluczowych minerałów na powierzchni suchych regionów świata. Te notatki dotyczyły minerałów, które są już dostępne Naukowcy A społeczeństwo pomoże lepiej zrozumieć wpływ pyłu unoszącego się do atmosfery na klimat.

Wykrywanie metanu nie należało do głównych zadań EMIT, ale projektanci instrumentu spodziewali się, że spektrometr obrazujący będzie miał taką możliwość. Jak wynika z nowego badania opublikowanego w czasopiśmie, od sierpnia 2022 r. zidentyfikowano ponad 750 źródeł emisji – niektóre małe, niektóre w odległych lokalizacjach, a niektóre utrzymujące się przez długi czas – że narzędzie zrobiło w tym zakresie więcej, niż dało. Postęp nauki.

EMIT zidentyfikował grupę 12 smug metanu na obszarze o powierzchni 150 mil kwadratowych (400 kilometrów kwadratowych) w południowym Uzbekistanie 1 września 2022 r. Instrument uchwycił tę grupę na jednym zdjęciu, które badacze nazwali sceną. Źródło obrazu: NASA/JPL-Caltech

Emisje metanu i zmiany klimatyczne

„Na początku byliśmy trochę ostrożni, jeśli chodzi o możliwości wykorzystania tego instrumentu” – powiedział Andrew Thorpe, ekspert ds. technologii badawczych w zespole naukowym EMIT na Uniwersytecie Kalifornijskim. NASAJet Propulsion Laboratory w południowej Kalifornii i główny autor artykułu. „To przekroczyło nasze oczekiwania.”

Znając źródło emisji metanu, operatorzy składowisk śmieci, terenów rolniczych, obiektów naftowych i gazowych oraz inni producenci metanu mają możliwość zajęcia się tymi emisjami. Śledzenie emisji metanu powodowanych przez człowieka ma kluczowe znaczenie dla ograniczenia zmian klimatycznych, ponieważ zapewnia szybkie i stosunkowo tanie podejście do redukcji gazów cieplarnianych. Metan pozostaje w atmosferze przez około dziesięć lat, ale w tym okresie zatrzymuje ciepło nawet 80 razy silniej niż dwutlenek węgla, który pozostaje przez stulecia.

Kiedy silne wiatry na jednym kontynencie wzniecają mineralny pył skalny (taki jak kalcyt lub chloryt), cząsteczki unoszące się w powietrzu mogą pokonywać tysiące kilometrów, uderzając w zupełnie inne kontynenty. Pył zawieszony w powietrzu może ogrzewać lub chłodzić atmosferę i powierzchnię Ziemi. Ten efekt ogrzewania lub chłodzenia jest przedmiotem prowadzonej przez NASA misji badania źródła pyłu mineralnego na powierzchni Ziemi (EMIT). Źródło obrazu: NASA/JPL-Caltech

Niesamowite wyniki

EMIT okazał się skuteczny w wykrywaniu źródeł emisji zarówno dużych (dziesiątki tysięcy funtów metanu na godzinę), jak i zaskakująco małych (do setek funtów metanu na godzinę). Jest to ważne, ponieważ pozwala na identyfikację większej liczby „superemiterów” – źródeł wytwarzających nieproporcjonalnie duży udział w całkowitej emisji.

Nowe badanie dokumentuje, jak na podstawie pierwszych 30 dni wykrywania gazów cieplarnianych EMIT może zaobserwować od 60% do 85% smug metanu zwykle obserwowanych podczas kampanii powietrznych.

3 września 2022 r. w odległym zakątku południowo-wschodniej Libii EMIT odkrył chmurę metanu emitującą około 444 kilogramy na godzinę. Jest to jedno z najmniejszych źródeł odkrytych dotychczas przez to urządzenie. Źródło obrazu: NASA/JPL-Caltech

Porównaj z wykrywaniem w powietrzu

Detektory metanu na samolotach są najczulsze na wysokości kilku tysięcy stóp nad ziemią, ale aby mieć pewność, że samolot zostanie wysłany, badacze potrzebują wcześniejszej informacji, że wykryją metan. Wiele obszarów nie jest poddawanych analizie, ponieważ uważa się je za zbyt odległe, zbyt ryzykowne lub zbyt drogie. Ponadto kampanie, które mają miejsce, obejmują stosunkowo ograniczone obszary i przez krótki czas.

Z drugiej strony, z wysokości około 400 kilometrów na stacji kosmicznej, EMIT zbiera dane z dużego obszaru planety, w szczególności z suchych regionów pomiędzy 51,6 stopnia szerokości geograficznej północnej i południowej. Spektrometr obrazujący wykonuje zdjęcia powierzchni o wymiarach 80 na 80 kilometrów – badacze nazywają je „scenami” – w tym wielu obszarów, które kiedyś były poza zasięgiem instrumentów powietrznych.

Robert O. powiedział: „Liczba i wielkość smug metanu zmierzona przez EMIT wokół naszej planety jest zdumiewająca” – powiedział Green, biochemik. Laboratorium Napędów Odrzutowych Starszy pracownik naukowy i główny badacz w EMIT.

Ten film poklatkowy przedstawia ramię robota Canadarm2 Międzynarodowej Stacji Kosmicznej manewrujące misją EMIT NASA na zewnątrz stacji. Wyciąg z SpaceX Sonda Dragon została wystrzelona około 17:15 czasu PT 22 lipca i zakończyła się 24 lipca o 10:15 czasu PT. Części instalacji zostały usunięte, inne zaś zostały przyspieszone. Źródło: NASA

Odsłaniając scenę po scenie

Aby pomóc w identyfikacji źródeł, zespół naukowy EMIT tworzy mapy smug metanu i uwalnia je… strona internetowaz podstawowymi danymi dostępnymi we wspólnym centrum aktywnego archiwum NASA/US Geological Survey Operations (Kaczka LB). Deklaracje misji są dostępne do użytku ogółu społeczeństwa, naukowców i organizacji.

Odkąd EMIT zaczął zbierać obserwacje w sierpniu 2022 r., udokumentował ponad 50 000 obserwacji. Narzędzie wykryło szereg źródeł emisji w regionie, który rzadko był badany Południowy Uzbekistan 1 września 2022 r. Wykryto 12 chmur metanu o łącznej masie około 49 734 funtów (22 559 kg) na godzinę.

Ponadto instrument wykrył smugi, które były znacznie mniejsze niż oczekiwano. Zostało zrobione w odległym zakątku Południowo-wschodnia Libia 3 września 2022 r. jedno z najmniejszych jak dotąd źródeł emitowało 979 funtów (444 kilogramy) na godzinę, na podstawie lokalnych szacunków prędkości wiatru.

Odniesienie: „Przypisywanie indywidualnych źródeł emisji metanu i dwutlenku węgla za pomocą obserwacji EMIT z kosmosu” autorstwa Andrew K. Thorpe, Roberta O. Greena, Davida R. Thompsona, Philipa G. Brodricka, Johna W. Chapmana, Claytona D. Eldera, Itziara Erakulisa -Loitkesat, Daniel H. Cosworth, Alana K. Ayasi, Riley M. Dorren, Christian Frankenberg, Louis Guenther, John R. Worden, Philip E. Dennison, Dar A. Roberts, K. Dana Chadwick, Michael L. Eastwood, J.E. Vahlen i Charles E. Millera, 17 listopada 2023 r., Postęp nauki.
doi: 10.1126/sciadv.adh2391

Więcej o misji EMIT

EMIT został wybrany na podstawie zamówienia Earth Venture Instrument-4 w Wydziale Nauk o Ziemi Dyrekcji Misji Naukowych NASA i został opracowany w laboratorium Jet Propulsion Laboratory NASA, które jest obsługiwane przez California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii. Dane z instrumentu są dostępne w Centrum Rozproszonego Aktywnego Archiwum Operacji Ziemi NASA do wykorzystania przez innych badaczy i opinię publiczną.