美國太空總署的EMIT 任務於2022 年7 月在國際太空站上啟動，從繪製沙漠礦物圖發展到在氣候科學、農業和水文學中發揮更廣泛的作用。現在它有助於確定溫室氣體排放、測量積雪融化速度和評估塵埃對氣候的影響，支持各個科學領域的許多新研究項目。

美國太空總署的EMIT 任務最初專注於沙漠礦物測繪，現在涵蓋了從溫室氣體檢測到積雪分析以及塵埃對氣候的影響等一系列研究，反映了對地球和環境科學的重大貢獻。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

自2022 年7 月以來，美國太空總署的EMIT（地球表面礦物塵埃源調查）任務一直在從國際太空站觀察我們的星球，即將開始它的下一個行動。

起初，成像光譜儀僅用於繪製地球沙漠地區的礦物圖，以幫助確定塵埃對區域和全球氣候的冷卻和加熱影響。該儀器很快又增加了另一項技能：精確定位溫室氣體排放源，包括垃圾掩埋場和化石燃料基礎設施。

NASA 的EMIT 於6 月30 日收集了這張巴西北部亞馬遜河的高光譜圖像，這是繪製全球生態系統生物多樣性圖譜的努力的一部分。該儀器最初的任務是繪製沙漠上的礦物圖譜；它的數據現在被用於各種主題的研究。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

任務擴展和新應用

繼今年的任務擴展後，EMIT 現在正在收集沙漠以外地區的數據，涉及農業、水文學和氣候科學等各種主題。

像EMIT 這樣的成像光譜儀可以探測從地球反射的光，並將可見光和紅外光分離成數百個波長帶——本質上是顏色。科學家使用不同波長的反射和吸收模式來確定儀器所觀察物質的成分。這種方法與艾薩克·牛頓1672 年的棱鏡實驗相呼應，在實驗中，這位物理學家發現可見光是由彩虹色組成的。

「光學、物理學和化學領域的突破讓我們有了今天這種不可思議的儀器，它提供的數據有助於解決地球上的緊迫問題，」EMIT 應用負責人、美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的Dana Chadwick 說。

NASA 的EMIT 位於國際太空站，可以區分不同種類的植被，幫助研究人員了解植物群落的分佈和特徵。該儀器於4 月23 日在美國中大西洋地區收集了這些數據。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

利用EMIT 的新研究項目

在其擴展任務中，EMIT 的數據將成為NASA 空間和地球科學研究機會(ROSES) 計劃下16 個新項目的重點，該計劃為大學、研究機構和NASA 的科學研究提供資金。

例如，美國地質調查局(USGS) 和美國農業部(USDA) 農業研究服務處正在探索EMIT 如何評估氣候智慧型農業實踐。這些實踐——冬季覆蓋作物和保護性耕作——包括在非生長季節用活植物或死植物保護農田，以防止侵蝕和管理氮。

農業和環境管理

成像光譜儀能夠根據植物和植物物質反射的光模式收集有關植物和植物物質分佈和特徵的數據。這些資訊可以幫助農業機構激勵農民採用永續的做法，並可能幫助農民管理他們的田地。

「我們正在提高提供給最終用戶的測量精度，減少誤差，」位於科羅拉多州柯林斯堡的農業研究服務研究物理科學家、計畫聯合負責人Jyoti Jennewein 說。

USGS-USDA 計畫也為NASA 未來的表面生物學和地質學- 可見光短波紅外線任務提供了分析方法。該衛星將比EMIT 更頻繁地覆蓋地球的陸地和海岸，並具有更高的空間解析度。

提高融雪估計值

另一個新項目將測試EMIT 數據是否有助於改善積雪融化率的估計值。這種改進可以為加州等州的水資源管理提供參考​​，這些州的融水佔農業用水的大部分。

像EMIT 這樣的成像光譜儀可以測量雪的反照率——即反射的太陽輻射百分比。沒有反射的部分會被吸收，因此觀測結果可以顯示雪吸收了多少能量，這反過來有助於估計融雪率。這些儀器還可以辨別出影響反照率的因素：雪粒大小、灰塵或煙塵污染，或兩者兼具。

對於這項工作來說，EMIT 測量可見光以外的光線的能力是關鍵。加州大學聖塔芭芭拉分校榮譽教授、該計畫首席研究員Jeff Dozier 表示，冰「在近紅外線和短波紅外線波長下具有很強的吸收性」。

其他ROSES 資助計畫則著重於野花盛開、浮游植物和內陸水域的碳動態、生態系生物多樣性和森林的功能性狀。

了解塵埃對氣候的影響

EMIT 的研究人員將繼續研究塵埃對氣候的影響。當被風暴吹到空中時，顏色較深、含鐵的塵埃會吸收太陽的熱量並使周圍的空氣變暖，而顏色較淺、富含粘土的顆粒則起到相反的作用。科學家一直不確定空氣中的塵埃對地球的整體降溫還是暖化作用。在EMIT 之前，他們只能假設某個地區的顆粒顏色。

EMIT 任務的副首席研究員、紐約州伊薩卡康奈爾大學地球系統科學家Natalie Mahowald 表示，EMIT 任務「為我們提供了實驗室品質的結果，我們需要知道的任何地方都有」。 Mahowald 透過將資料輸入地球系統電腦模型，希望能更接近精確定位塵埃對地球暖化的氣候影響。

溫室氣體偵測

該任務將繼續識別甲烷和二氧化碳的點源排放，這是造成氣候變遷最主要的溫室氣體，觀測結果可透過EMIT 的資料入口網站和美國溫室氣體中心取得。

EMIT 團隊也正在改進識別和測量數據中溫室氣體羽流的軟體，並致力於透過機器學習自動化簡化流程。根據NASA 的開放科學計劃，他們正在與從事類似工作的公共、私人和非營利組織共享代碼。

「將這項工作公開，從根本上推動了測量點源排放的科學發展，並擴大了EMIT 數據的使用範圍，」負責EMIT 溫室氣體工作的JPL 研究技術專家Andrew Thorpe 說。

更多關於EMIT 的信息

EMIT 儀器由NASA 的噴射推進實驗室(JPL) 開發，由加州帕薩迪納的加州理工學院為該機構管理。 EMIT 於2022 年7 月發射至國際太空站，其任務將持續三年，支援一系列研究計畫。 EMIT 的資料產品可在NASA 陸地過程分散式活動檔案中心取得，供其他研究人員和公眾使用。

編譯自/ scitechdaily