Cuando la NASA lanzó su misión de reabastecimiento de la Estación Espacial Internacional el jueves por la noche, el cohete llevaba instrumentos no solo para estudiar la vida en el espacio o estrellas distantes, sino también para regresar a la Tierra. Tenemos un conjunto de sensores de luz ultrasensibles diseñados para estudiar las propiedades de remolino del polvo en nuestra atmósfera.
El polvo atmosférico es una parte poderosa, pero no completamente comprendida, del ciclo de nutrientes de la Tierra. A medida que el agua se evapora, formando nubes y precipitaciones, el polvo tiene sus propios patrones. El polvo se eleva constantemente de los desiertos del mundo y, cuando se asienta, fertiliza la selva amazónica, provocando una explosión de vida marina. mar profundoY calienta la nieve en las montañas de California.
Todo ese polvo cambia el clima. Los sedimentos de color claro pueden reflejar el calor hacia el espacio, mientras que el polvo oscuro rico en hierro absorbe el calor. Cuando una columna de polvo del Sahara viajó sobre el sur de los Estados Unidos este verano, pintó el cielo de naranja, como la neblina del humo de un incendio forestal. Pero el efecto acumulativo del polvo es un misterio.
«Realmente no sabemos si el polvo mineral calienta o enfría nuestro planeta», dijo Robert Greene, científico senior e investigador principal del Laboratorio de Propulsión Conjunta de la NASA. Investigación de la fuente de polvo mineral de la superficie terrestre (EMITIR) proyecto, dijo el miércoles.
Cuando los nuevos sensores de EMIT estén instalados en la ISS y listos en unas pocas semanas, enviarán más de mil millones de mediciones, brindando a los científicos del clima la primera visión completa del ciclo del polvo del planeta. Estos datos podrían refinar las herramientas que los investigadores necesitan para comprender nuestro planeta: el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático cree que los efectos desconocidos del polvo son responsables de la discrepancia entre los modelos climáticos y la realidad.
En una entrevista de seguimiento con ciencia popularGreen explicó cómo funcionaría el sensor.
Gran brecha de polvo
En este momento, cuando los científicos quieren estudiar la arena atmosférica, deben confiar en herramientas bastante rudimentarias. Los satélites pueden capturar algunas instantáneas de una tormenta de arena, pero no pueden tomar una imagen global. Los modeladores también utilizan una vista simplificada del polvo. Muchos modelos climáticos asumen que todo el polvo, ya sea de las escarpadas salinas de Utah o del ocre Sahara, es amarillo y absorbe una fracción de la energía solar.
En 2015, un equipo de la Universidad de Cornell intentó filtrar dos conjuntos de datos existentes. Por un lado, existe una base de datos de 5.000 muestras de suelo, analizadas por su contenido mineral; Y por otro lado, un atlas mundial de la tierra Producido por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación que clasifica la suciedad únicamente por su color y textura. La idea era que, idealmente, los mineralogistas pudieran hacer coincidir el color y la textura del polvo con los minerales reales de la tierra. «Yo diría que es un poco cualitativo, pero tienen que empezar en alguna parte», dijo Green.
Esto resulta ser una aproximación imperfecta de lo que realmente hay en el aire. Por un lado, la mayoría de las 5.000 muestras se recogieron en tierras de cultivo, no en el desierto, que es el responsable del polvo. Por otro lado, es muy difícil saber qué hay en el suelo según la forma y el tono del suelo. Pero cuando compararon las predicciones sobre la composición del polvo con muestras de polvo del mundo real, «encontraron que no concordaba con las medidas», dice Green. «Así que realmente no conocemos los minerales de la superficie».
Mira al cielo
EMIT medirá directamente los lugares secos y polvorientos del mundo mediante espectroscopia, una técnica que utiliza la luz que rebota en las superficies para comprender sus entrañas moleculares.
Mientras la ISS orbita el planeta, EMIT apuntará un telescopio a la superficie de la Tierra. La luz entrante pasa a través de una rendija estrecha y luego todos sus componentes se refractan en color: los sensores de EMIT pueden detectar 12 410 bandas de colores diferentes.
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«Las rocas están hechas de minerales, los minerales son moléculas diferentes y de tamaños más grandes, y esas moléculas interactúan con la luz de manera diferente», dice Green. Cada mineral lleva una huella digital espectral diferente. El espectrómetro no medirá el polvo atmosférico directamente: cuando todo el polvo está flotando en la atmósfera, dispersa la luz. En cambio, la máquina se enfocará en el suelo, brindando a los modelos climáticos suficiente información para reconstruir las nubes de polvo de arriba.
Después de corregir los efectos de la atmósfera y la vegetación, EMIT puede identificar los bloques de construcción arenosos de cada parche de 645 pies cuadrados al escanearlo.
Tomará menos de un año obtener una imagen completa de los desiertos del mundo, lo que refinará los modelos climáticos globales. Pero una vez hecho esto, los espectrómetros de EMIT podrían recurrir a nuevas observaciones.
Se han utilizado espectrómetros similares montados en aviones para estudiar el riesgo de incendios en los bosques de América del Norte, la biodiversidad en la selva tropical peruana, las fuentes de contaminación plástica, las columnas de metano y la presencia de elementos de tierras raras. «Ahora está llegando al espacio», dijo Green, y agregó que ver polvo en el aire es solo el comienzo.
