EMIT（地球表面礦物灰塵源調查）的建立是為了幫助科學家了解灰塵如何影響氣候。它也可以準確地確定這種強大的溫室氣體的排放。美國宇航局的地球表面礦物灰塵源調查（EMIT）任務正在繪製地球上產生灰塵的沙漠中關鍵礦物的流行情況。這是至關重要的信息，將有助於促進我們對空氣中灰塵對氣候影響的理解。

然而，EMIT已經展示了另一種關鍵能力：檢測甲烷的存在，這是一種強大的溫室氣體。根據美國環境保護局（EPA）的數據，甲烷在大氣中捕獲熱量的效力是二氧化碳的25倍以上。

EMIT於7月安裝在國際空間站（ISS）上。在此後收集的數據中，科學小組已經確定了中亞、中東和美國西南部的50多個”超級排放源”。超級排放物是指以特別高的速率排放甲烷的設施、設備和其他基礎設施。它們通常是在化石燃料、廢物或農業部門。

“控制甲烷排放是限制全球變暖的關鍵。這一令人振奮的新發展不僅將幫助研究人員更好地確定甲烷洩漏的來源，而且還提供了關於如何快速解決這些問題的見解，”美國航天局局長比爾-納爾遜說。”國際空間站和美國宇航局在太空中的二十多顆衛星和儀器長期以來在確定地球氣候的變化方面一直是非常寶貴的。EMIT被證明是我們工具箱中的一個重要工具，可以測量這種強大的溫室氣體–並在源頭上阻止它。”

甲烷以一種獨特的模式吸收紅外光–稱為光譜指紋–EMIT的成像光譜儀可以非常精確和準確地分辨出來。二氧化碳也可以通過該儀器進行測量。

這些新的觀察結果來自於空間站軌道對地球的廣泛覆蓋，以及EMIT掃描地球表面幾十英里寬的區域的能力，同時解決小如足球場的問題。

在土庫曼斯坦哈扎爾（里海的一個港口城市）東部，有12股甲烷向西流去。這些羽流是由美國宇航局的地球表面礦物粉塵源調查任務探測到的，其中一些羽流延伸超過20英里（32公里）。資料來源：NASA/JPL-Caltech

大衛-湯普森說：”這些結果是特殊的，它們證明了將全球範圍的視角與確定甲烷點源所需的分辨率配對的價值，具體到設施規模。這是一種獨特的能力，將提高確定甲烷來源和減少人類活動排放的努力的標準。”湯普森是EMIT的儀器科學家，也是位於南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的高級研究科學家，該實驗室負責管理這項任務。

相對於二氧化碳，甲烷只佔人類造成的溫室氣體排放的一小部分，但據估計，在釋放後的20年裡，甲烷在大氣中捕獲熱量的效率是二氧化碳的80倍。此外，在二氧化碳持續幾個世紀的情況下，甲烷持續了大約十年，這意味著如果減少排放，大氣層將在類似的時間範圍內做出反應，從而導致近期變暖速度減慢。

一股至少3英里（4.8公里）長的甲烷煙羽湧入伊朗德黑蘭南部的大氣。美國宇航局的地球表面礦物粉塵源調查任務探測到的這個羽流來自一個主要的垃圾填埋場，甲烷是那裡的分解副產品。資料來源：NASA/JPL-Caltech

識別甲烷點源可能是這個過程中的一個關鍵步驟。有了對排放者位置的了解，排放氣體的設施、設備和基礎設施的經營者可以迅速採取行動，限制其排放。

EMIT的甲烷觀測是在科學家驗證成像光譜儀的礦物數據的準確性時進行的。在其任務期間，EMIT將收集非洲、亞洲、南北美洲和澳大利亞等乾旱地區的表面礦物的測量數據。這些數據將幫助研究人員更好地了解空氣中的塵埃粒子在加熱和冷卻地球大氣層和表面方面的作用。

美國宇航局首席科學家和高級氣候顧問凱特-卡爾文說：”我們一直渴望看到EMIT的礦物數據將如何改善氣候建模。這種額外的甲烷探測能力為測量和監測導致氣候變化的溫室氣體提供了一個了不起的機會。”

探測甲烷煙羽

該任務的研究區域與世界上已知的甲烷熱點相吻合，使研究人員能夠在這些地區尋找氣體，以測試成像光譜儀的能力。領導EMIT甲烷工作的JPL研究技術員Andrew Thorpe說：”EMIT探測到的一些煙羽是有史以來最大的–不同於以往從太空觀察到的任何東西。我們在短短的時間內發現的東西已經超過了我們的預期。”

立方體（左）顯示了土庫曼斯坦上空的甲烷羽流（紫色、橙色、黃色）。彩虹色是來自前面圖像中相應點的光譜指紋。圖中的藍線（右）顯示了EMIT檢測到的甲烷指紋；紅線是基於大氣模擬的預期指紋。資料來源：NASA/JPL-Caltech

例如，該儀器在二疊紀盆地的新墨西哥州卡爾斯巴德東南方向檢測到一個長約2英里（3.3公里）的羽流。二疊紀盆地是世界上最大的油田之一，橫跨新墨西哥州東南部和德克薩斯州西部的部分地區。

在土庫曼斯坦，EMIT從里海港口城市哈扎爾以東的石油和天然氣基礎設施中發現了12個羽流。向西吹，一些羽流延伸超過20英里（32公里）。

該小組還確定了伊朗德黑蘭南部的一個甲烷羽流，至少有3英里（4.8公里）長，來自一個主要的廢物處理廠。甲烷是一種分解的副產品，而垃圾填埋場可能是一個主要來源。

科學家們估計，二疊紀遺址的流速約為每小時40,300磅（18300公斤），土庫曼斯坦的來源總共為每小時111,000磅（50400公斤），而伊朗的遺址為每小時18700磅（8500公斤）。

誰是最大的甲烷排放者？

據估計，中國、美國、俄羅斯、印度、巴西、印度尼西亞、尼日利亞和墨西哥佔所有人為甲烷排放量的近一半。這些國家的主要甲烷排放源差別很大。例如，中國的一個主要甲烷排放源是煤炭生產，而俄羅斯的大部分甲烷排放來自天然氣和石油系統。美國人類活動的最大甲烷排放源是石油和天然氣系統、牲畜腸道發酵和垃圾填埋場。

土庫曼斯坦的這些來源加起來的流量與2015年艾莉索峽谷的天然氣洩漏相似，該洩漏有時每小時超過11萬磅（5萬公斤）。洛杉磯地區的災難是美國歷史上最大的甲烷釋放之一。

通過從空間站的有利位置進行廣泛、重複的覆蓋，EMIT將有可能發現數百個超級發射器–其中一些是以前通過空中、太空或地面測量發現的，還有一些是未知的。

“隨著EMIT繼續勘察地球，它將觀察到以前沒有人想到要尋找溫室氣體排放物的地方，它將發現沒有人想到的羽狀物，”JPL的EMIT首席研究員羅伯特-格林說。

EMIT是研究地球的一類新的空間成像光譜儀中的第一個。其中一個例子是碳卷流成像儀（CPM），這是一個在JPL開發的儀器，旨在探測甲烷和二氧化碳。JPL正在與一個非營利組織Carbon Mapper以及其他合作夥伴合作，在2023年底發射兩顆配備CPM的衛星。

關於任務的更多信息

EMIT是從美國宇航局科學任務局地球科學部下的地球風險儀器-4招標中選出的，由美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）開發，該實驗室由位於加利福尼亞州帕薩迪納的加利福尼亞理工學院（Caltech）為該機構管理。它於2022年7月14日從佛羅里達州的美國宇航局肯尼迪航天中心搭乘SpaceX龍式補給飛船發射。該儀器的數據將被送到美國宇航局的陸地進程分佈式主動存檔中心（DAAC），供其他研究人員和公眾使用。

國際空間站承載著美國國家航空航天局地球科學的七台儀器，它們為了解我們不斷變化的星球提供了新的信息。