Чтобы помочь исследователям моделировать климатические эффекты, миссия Earth Surface Mineral Dust Source Investigation измерит состав минералов, которые становятся воздушной пылью.
Пыль, переносимая ветром через континенты и океаны, не только делает небо туманным, засоряет легкие и оставляет пленку на ветровом стекле. Известная также как минеральная или пустынная пыль, может влиять на погоду, ускорять таяние снега и удобрять растения на суше и в океане. Частицы из Северной Африки могут перемещаться на тысячи километров по всему миру, вызывая цветение фитопланктона, насыщая тропические леса Амазонки питательными веществами и покрывая некоторые далекие города пеленой песка, поглощая и рассеивая солнечный свет.
Миссия НАСА по исследованию источников минеральной пыли на поверхности Земли (EMIT), запуск которой намечен на июнь 2022 года, призвана углубить понимание исследователями этих мелких частиц почвы, ила и глины из пустынь Земли и, в конечном счете, их влияния на климат.
Темная, богатая железом пыль поглощает солнечное тепло и нагревает окружающий воздух, в то время как частицы более светлого цвета, богатые глиной, делают обратное. "Различные виды пыли имеют различные свойства - кислотные, обычные, светлые, темные - которые определяют, как частицы взаимодействуют с атмосферой Земли, а также с землей, водой и организмами", - сказал Роберт О. Грин, главный исследователь EMIT и давний научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. С помощью данных EMIT, - добавил он, - мы сможем составить карту регионов с источниками пыли и понять, как пыль нагревает и охлаждает планету, а также как это может измениться при будущих климатических сценариях".
Исследователи НАСА и других организаций уже давно обратили внимание на полет пыли - путешествие, которое может длиться часы или недели, в зависимости от размера частиц. Ее атмосферное воздействие включено в климатические модели, но остается неясным, оказывает ли пыль чистое согревающее или охлаждающее воздействие на планету, и как оно меняется со временем.
Неопределенность возникает из-за отсутствия данных о составе пыли, говорит Натали Маховальд, заместитель главного исследователя EMIT и ученый по системам Земли из Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк. Те знания, которыми располагают исследователи, получены из менее чем 5 000 мест отбора проб, которые в основном находятся в сельскохозяйственных районах, где подробная информация о почве может служить сельскохозяйственным или коммерческим целям. Поскольку в пустынях растет мало сельскохозяйственных культур, регионы мира, производящие пыль, как правило, недостаточно изучены, поэтому ученые вынуждены предполагать состав пыли в своих компьютерных симуляциях, которые объединяют данные о земле, воде и воздухе для моделирования изменений климата.
"Обычно в климатических моделях мы моделируем пыль как желтую - средний цвет всех типов пыли, но если вы когда-нибудь бывали в пустыне, вы знаете, что песок не бывает одного цвета", - сказал Маховальд. "Поэтому предположение о том, что он однороден по всему земному шару, не отражает того, что происходит в реальности".
Составление карты происхождения пыли
EMIT должен улучшить этот сценарий. Находясь на борту Международной космической станции, современный спектрометр с формированием изображений будет составлять карту источников минеральной пыли в мире, собирая информацию о цвете и составе частиц во время орбитальных полетов над сухими регионами с редкой растительностью.
EMIT сосредоточится на 10 важных разновидностях пыли, включая те, которые содержат оксиды железа, чьи темно-красные оттенки могут вызывать сильное потепление атмосферы. Знание того, какие виды пыли преобладают на поверхности в каждом регионе, позволит получить новую информацию о составе частиц, поднимаемых и переносимых по воздуху. С помощью этих данных климатологи смогут углубить свое понимание регионального и глобального влияния минеральной пыли на климат.
"Существует большая изменчивость в выбросах пыли - каждую секунду есть постоянна изменчивость, связанная со сдвигами ветра или ходом дождей, есть сезонная, годовая и долгосрочная изменчивость", - сказал Маховальд. "EMIT предоставит информацию об источниках пыли, которую мы объединим с другой атмосферной и климатической информацией, чтобы оценить изменения в выбросах и лучше понять, что происходило в прошлом и что будет происходить в будущем".
Более миллиарда измерений
Спектрометр EMIT принимает солнечный свет, отраженный от Земли, затем разделяет его на сотни различных цветов и записывает их на сетке световых детекторов. Сетка имеет 1 280 столбцов, каждый из которых состоит из 480 элементов, и каждый столбец фактически является собственным спектрометром, считывающим цвета участка земной поверхности размером с футбольное поле. Вместе детекторы прибора могут просканировать полосу земли шириной 80 километров со скоростью более 7 километров в секунду.
"Вначале ученые работали с одиночными спектрометрами", - сказал Грин. "Теперь же мы будем летать над поверхностью Земли с 1 280 спектрометрами, каждый из которых будет собирать сотни измерений в секунду".
За время своей работы EMIT проведет более 1 миллиарда новых измерений. Поскольку каждый тип пыли обладает уникальной светоотражающей характеристикой, исследователи смогут определить минеральный и химический состав веществ на поверхности.
Точность этих наблюдений сделает прибор EMIT одним из самых сложных спектрометров, когда-либо выводимых в космос.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220503183812
Обозрение "Terra & Comp".
