La missione EMIT, Earth Surface Mineral Dust Source Investigation della NASA a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) ha prodotto la sua prima mappatura dei minerali di superficie, utile per capire come cambia il clima. Le immagini dettagliate mostrano la composizione minerale della superficie nelle regioni del nord-ovest del Nevada e della Libia nel deserto del Sahara.
Aree desertiche ventose come queste, sono fonti di particelle di polvere fine che, quando sollevate dal vento nell’atmosfera, possono riscaldare o raffreddare l’aria circostante. Gli scienziati non sono stati in grado di valutare se la polvere minerale nell’atmosfera abbia effetti complessivi di riscaldamento o raffreddamento, su scala locale regionale e globale. Le misurazioni dell’EMIT li aiuteranno a far avanzare i modelli computerizzati e a migliorare la nostra comprensione dell’impatto della polvere sul clima.
Le mappe climatiche create da EMIT
Gli scienziati del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e dell’US Geological Survey hanno creato le mappe per testare l’accuratezza delle misurazioni dello strumento, un primo passo cruciale nella preparazione per le operazioni scientifiche complete. Installato sulla stazione spaziale a luglio, l’EMIT è il primo di una nuova classe di spettrometri di imaging ad alta fedeltà, che raccolgono dati dallo spazio e producono dati di migliore qualità a volumi maggiori rispetto agli strumenti precedenti. EMIT analizza la luce riflessa dalla Terra, misurandola a centinaia di lunghezze d’onda, dal visibile all’infrarosso dello spettro. Gli scienziati utilizzano questi modelli, chiamati impronte digitali spettrali, per identificare i minerali di superficie e individuarne la posizione.
“Decenni fa, quando ero alla scuola di specializzazione, ci sono voluti 10 minuti per raccogliere un singolo spettro da un campione geologico in laboratorio. Lo spettrometro di imaging dell’EMIT misura 300.000 spettri al secondo, con una qualità superiore”, ha affermato Robert Green, ricercatore principale dell’EMIT e ricercatore senior presso il JPL.
“I dati che stiamo ricevendo dall’EMIT ci forniranno maggiori informazioni sul riscaldamento e sul raffreddamento della Terra e sul ruolo che la polvere minerale gioca in quel ciclo. È promettente vedere la quantità di dati che stiamo ricevendo dalla missione in così poco tempo”, ha affermato Kate Calvin, capo scienziato della NASA e consulente senior per il clima. “L’EMIT è uno dei sette strumenti di scienze della Terra sulla Stazione Spaziale Internazionale che ci fornisce maggiori informazioni su come il nostro pianeta è influenzato dai cambiamenti climatici”.
Mappatura dei minerali
La mappatura dei minerali di superficie del Nevada si concentra su un’area montuosa a circa 130 miglia (209 chilometri) a nord-est del Lago Tahoe. Questa rivela luoghi dominati dalla caolinite, un minerale di colore chiaro le cui particelle diffondono la luce verso l’alto e raffreddano l’aria mentre si muovono attraverso l’atmosfera. La mappa e l’impronta spettrale corrispondono strettamente a quelle raccolte dagli aerei nel 2018 dall’Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS), dati che all’epoca furono verificati dai geologi. I ricercatori stanno usando questo e altri confronti, per confermare l’accuratezza delle misurazioni dell’EMIT.
L’altra mappa dei minerali mostra notevoli quantità di caolinite e due ossidi di ferro, ematite e goethite, in una sezione scarsamente popolata del Sahara a circa 800 chilometri a sud di Tripoli. Le particelle di polvere di colore più scuro provenienti da aree ricche di ossido di ferro assorbono fortemente l’energia dal sole e riscaldano l’atmosfera, influenzando potenzialmente il clima. Attualmente ci sono poche informazione sulla composizione delle polveri originarie di alcune parti del Sahara. In effetti, i ricercatori hanno informazioni dettagliate sui minerali di solo circa 5.000 campioni di suolo provenienti da tutto il mondo.
L’EMIT raccoglierà miliardi di nuove misurazioni spettroscopiche in sei continenti, colmando questa lacuna nella conoscenza e facendo avanzare la scienza del clima. “Con questa performance eccezionale, siamo sulla buona strada per creare una mappatura dei minerali delle regioni aride della Terra, in meno di un anno e raggiungere gli obiettivi della NASA nell’ambito delle scienze del clima”, ha affermato Green.
Tecnologia all’avanguardia
L’EMIT affonda le sue radici nella tecnologia dello spettrometro di imaging che l’Airborne Imaging Spectrometer (AIS) della NASA, mostrato per la prima volta nel 1982. Progettato per identificare i minerali sulla superficie terrestre da un velivolo di ricerca a bassa quota, lo strumento ha fornito risultati sorprendenti quasi immediatamente. AVIRIS, lo strumento aereo che è succeduto all’AIS nel 1986, ha studiato la geologia, la funzione delle piante e lo scioglimento delle nevi alpine, tra gli altri fenomeni naturali. Ha anche mappato l’inquinamento chimico nei siti Superfund e studiato fuoriuscite di petrolio, inclusa la massiccia perdita di Deepwater Horizon nel 2010.
Nel corso degli anni, con il progredire dell’ottica, dei rivelatori e delle capacità di calcolo, gli spettrometri di imaging in grado di risolvere differenze più sottili hanno volato ovunque attraverso il Sistema Solare. Uno spettrometro di imaging costruito dal JPL sulla sonda Chandrayaan-1 dell’Indian Space Research Organization (ISRO) ha misurato i segni dell’acqua sulla Luna nel 2009. Europa Clipper della NASA , che verrà lanciato nel 2024, farà affidamento su uno spettrometro di imaging per aiutare gli scienziati a valutare se la gelida luna gioviana, Europa, ha condizioni che potrebbero sostenere la vita.
“La tecnologia ha preso direzioni che non avrei mai immaginato”, ha affermato Gregg Vane, il ricercatore del JPL i cui studi universitari in geologia hanno contribuito a ispirare l’idea per lo spettrometro di imaging originale. “Ora grazie all’EMIT sviluppato con la NASA, creiamo una mappatura dei minerali della crosta terrestre dallo spazio per aiutare le importanti ricerche sul clima”.
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