NASA在國際空間站(ISS)上的地球表面礦物塵源調查(EMIT)任務已經產生了它的第一批礦物地圖並提供了詳細的圖像，它們顯示了內華達州西北部和撒哈拉沙漠中的利比亞地區的表面成分。EMIT是NASA於2022年7月14日由SpaceX的龍飛船發射到ISS的。

像這樣多風的沙漠地區是細小塵埃顆粒的來源，這些塵埃顆粒被風揚到大氣中時可以加熱或冷卻周圍的空氣。但研究人員還不能評估大氣中的礦物塵埃是否在地方、區域和全球範圍內具有整體的加熱或冷卻效果。EMIT的測量結果將幫助他們推進計算機模型並提高我們對灰塵對氣候影響的理解。

位於南加州的NASA噴氣推進實驗室(JPL)和美國地質調查局(USGS)的EMIT科學家創建了這些地圖，從而可以測試儀器測量的準確性，這是準備全面科學運作的關鍵第一步。

EMIT於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，它從空間收集數據並在比以前的儀器更大的體積下產生更好的質量數據。

“幾十年前，當我在研究生院的時候，從實驗室的地質樣品中收集一個光譜需要10分鐘。EMIT的成像光譜儀每秒卻可以測量30萬個光譜，且質量上乘，”EMIT的主要研究人員和JPL的高級研究科學家Robert Green說道。

“我們從EMIT獲得的數據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中發揮的作用，”NASA首席科學家和高級氣候顧問Kate Calvin說道，“看到我們在如此短的時間內從任務中獲得如此多的數據，這很有希望。EMIT是空間站上的七個地球科學儀器之一，其為我們提供了關於我們的星球如何受到氣候變化影響的更多信息。”

據悉，EMIT分析來自地球的反射光以數百種波長測量它–從光譜的可見光到紅外線範圍。不同的材料以不同的波長反射光線。科學家利用這些被稱為光譜指紋的模式來識別表面礦物並確定其位置。

繪製礦物地圖

內華達州的地圖集中在太浩湖東北約130英里（209公里）的山區，揭示了以高嶺土為主的地點，高嶺土是一種淺色的礦物，其顆粒向上散射光線，在大氣中移動時冷卻空氣。該地圖和光譜指紋與2018年機載可見光/紅外成像光譜儀（AVIRIS）從飛機上收集的數據密切相關，這些數據當時得到了地質學家的驗證。研究人員正在利用這個和其他的比較來確認EMIT測量的準確性。

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的顏色較深的塵埃顆粒會強烈吸收太陽的能量並加熱大氣層，可能會影響氣候。

目前，關於源自撒哈拉部分地區的塵埃的成分，幾乎沒有任何信息。事實上，研究人員只有來自世界各地的大約5000個土壤樣本的詳細礦物信息，這就要求他們對灰塵的成分作出推斷。

EMIT將在六大洲收集數十億新的光譜測量數據、填補這一知識空白並推動氣候科學。“有了這種卓越的表現，我們有望在不到一年的時間裡全面繪製地球乾旱地區的礦物圖–約佔地球陸地表面的25%–並實現我們的氣候科學目標，”Green說道。

EMIT的數據還將免費提供給廣泛的調查。更重要的是，該儀器的技術正在為未來的地表生物和地質(SBG)衛星任務奠定基礎，該任務是NASA地球系統觀測站的一部分，是一組旨在解決氣候變化的任務。

開拓性技術

EMIT的根源在於NASA的機載成像光譜儀(AIS)在1982年首次展示的成像光譜儀技術。該儀器旨在從低空研究飛機上識別地球表面的礦物，它幾乎立即提供了令人驚訝的結果。在內華達州Cuprite附近的早期測試飛行中，AIS檢測到了水銨長石的獨特光譜特徵，這種礦物在該地區以前的任何地質圖上都沒有見過。

AVIRIS–接替AIS的機載儀器–在1986年推出時為未來的光譜儀鋪平了道路，其研究了地質學、植物功能和高山融雪等自然現象。另外，它還繪製了超級基金場地的化學污染圖並研究了石油洩漏–包括2010年的“深水地平線”大規模洩漏。在9月11日襲擊事件發生後，它飛越了曼哈頓的世貿中心遺址，找到了失控的火災並繪製了殘骸中的碎片組成。

多年來，隨著光學、探測器陣列和計算能力的進步，能夠分辨更小目標和更細微差異的成像光譜儀已經隨著任務飛過整個太陽系。

2009年，印度空間研究組織的Chandrayaan-1探測器上的一個由JPL建造的成像光譜儀測量了月球上的水的跡象。NASA將於2024年發射的Europa Clipper將依靠一個成像光譜儀來幫助科學家評估這個冰冷的Jovian衛星是否有可能支持生命的條件。

JPL開發的高度先進的光譜儀將成為NASA即將進行的月球開拓者項目的一部分–該項目將確定月球上水的形式、豐度和分佈及月球水循環的性質，另外還將出現在非營利組織Carbon Mapper即將發射的衛星上以此在從太空中發現溫室氣體的點源。

“技術的發展方向是我從未想像過的，”JPL研究員Gregg Vane說道，“現在有了EMIT，我們正在用它從太空回看我們自己的星球以進行重要的氣候研究。”據悉，他的地質學研究生課程幫助激發了最初成像光譜儀的想法。