NASA's EMIT-missie heeft de eerste uitgebreide kaarten gemaakt van de regio's met minerale stofbronnen op aarde, met precieze locaties van 10 belangrijke mineralen op basis van de manier waarop ze licht reflecteren en absorberen. Wanneer winden deze stoffen in de lucht blazen, koelen of verwarmen ze de atmosfeer en het aardoppervlak, afhankelijk van hun samenstelling. Inzicht in hun overvloed over de hele wereld zal onderzoekers helpen toekomstige klimaateffecten te voorspellen.
EMIT, kort voor Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, wordt in 2022 naar het internationale ruimtestation gelanceerd en is een beeldspectrometer die is ontwikkeld door NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. De missie voorziet in een cruciale behoefte van klimaatwetenschappers aan meer gedetailleerde informatie over de minerale samenstelling van het aardoppervlak. EMIT onderzoekt het aardoppervlak vanaf een hoogte van ongeveer 410 kilometer (250 mijl) en scant zo grote gebieden die een geoloog op de grond of instrumenten in vliegtuigen onmogelijk zouden kunnen onderzoeken.
Tot nu toe heeft de missie meer dan 55.000 "scènes" vastgelegd, 80 bij 80 kilometer beelden van het oppervlak, in het studiegebied, dat droge gebieden omvat binnen een 11.000 kilometer brede gordel rond het midden van de aarde. Samen omvatten de scènes miljarden metingen - meer dan genoeg om gedetailleerde kaarten van de oppervlaktesamenstelling te maken. De missie heeft in de 17 maanden dat ze in een baan om de aarde draait ook een aantal aanvullende mogelijkheden gedemonstreerd, waaronder het detecteren van methaan- en kooldioxidepluimen die worden uitgestoten door stortplaatsen, oliefaciliteiten en andere infrastructuur.
"Overal waar we chemie nodig hebben om iets op het oppervlak te begrijpen, kunnen we dat doen met beeldvormende spectroscopie", zegt Roger Clark, lid van het EMIT-wetenschapsteam en senior wetenschapper aan het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona. "Nu, met EMIT, gaan we het grote geheel zien en dat zal zeker enkele ogen openen."
Stof en klimaat
Wetenschappers weten al lang dat mineraal stof in de lucht het klimaat beïnvloedt. Ze weten dat donkere, ijzeroxide-rijke stoffen de energie van de zon absorberen en de omringende lucht opwarmen, terwijl niet-ijzerhoudende, heldere stoffen licht en warmte weerkaatsen en de lucht afkoelen. Of deze effecten een netto opwarmend of afkoelend effect hebben, is echter onzeker gebleven.
Onderzoekers hebben een idee van hoe stof zich door de atmosfeer verplaatst, maar het ontbrekende stuk was de samenstelling, in wezen de kleur, van het oppervlak op de plaatsen waar het stof gewoonlijk vandaan komt, wat tot nu toe afkomstig was van minder dan 5000 monsterlocaties over de hele wereld. De kaarten van EMIT zijn gebaseerd op miljarden monsters en bieden veel meer details. "We nemen de nieuwe kaarten en stoppen ze in onze klimaatmodellen," zegt Natalie Mahowald, plaatsvervangend hoofdonderzoeker van EMIT en wetenschapper op het gebied van aardsystemen aan de Cornell University in Ithaca, New York. "En op basis daarvan weten we welk deel van de aerosolen warmte absorbeert versus reflecteert in een veel grotere mate dan we in het verleden wisten."
EMIT, een NASA-missie die in 2022 naar het internationale ruimtestation wordt gelanceerd, heeft hematiet, goethiet en kaoliniet
in kaart gebracht in Noord-Afrika en het Arabische schiereiland. De drie mineralen behoren tot de 10
belangrijkste stoffen die de missie bestudeerde en waarvan wordt gedacht dat ze de
klimaatverandering beïnvloeden - Foto: NASA
Stof en ecosystemen
Naast het gebruik van de minerale gegevens van EMIT om de modellering van het aardklimaat te verbeteren, kunnen wetenschappers de informatie ook gebruiken om de invloed van stof op de ecosystemen waarin het terechtkomt te bestuderen. Er zijn sterke aanwijzingen dat deeltjes die in de oceaan terechtkomen een bloei van fytoplankton kunnen veroorzaken, wat gevolgen kan hebben voor waterecosystemen en de koolstofcyclus van de planeet. Wetenschappers hebben ook aangetoond dat stof afkomstig uit het Andesgebergte in Zuid-Amerika en uit delen van Noord-Afrika en Afrika ten zuiden van de Sahara voedingsstoffen levert voor de groei van het regenwoud in het Amazonegebied.
EMIT-gegevens kunnen onderzoekers in staat stellen om de bronnen van mineraal stof te lokaliseren en een gedetailleerdere blik te werpen op de samenstelling ervan, waardoor ze een schatting kunnen maken van de verplaatsing van belangrijke elementen zoals fosfor, calcium en kalium, waarvan wordt aangenomen dat ze een rol spelen bij deze langeafstandsbemesting. "EMIT kan ons helpen om meer ingewikkelde en fijnmazige stoftransportmodellen te bouwen om de beweging van deze voedingsstoffen over lange afstanden te volgen," zegt Eric Slessarev, een bodemonderzoeker aan de Yale University in New Haven, Connecticut. "Dat zal ons helpen om de chemische samenstelling van bodems beter te begrijpen op plaatsen die ver verwijderd zijn van de stofproducerende gebieden."
Een nieuwe generatie wetenschap
Naast het opsporen van 10 belangrijke mineralen die deel uitmaken van de primaire missie, worden EMIT-gegevens gebruikt om een reeks andere mineralen, vegetatietypen, sneeuw en ijs en zelfs door mensen geproduceerde stoffen op of nabij het aardoppervlak te identificeren. En met veel meer metingen tot hun beschikking kunnen onderzoekers statistische verbanden vinden tussen oppervlaktekenmerken en andere interessante kenmerken.
Ze zouden bijvoorbeeld signalen kunnen ontdekken in de EMIT-gegevens die overeenkomen met de aanwezigheid van zeldzame aardelementen en lithiumhoudende mineralen, aldus Robert Green, een senior onderzoekswetenschapper bij JPL en hoofdonderzoeker van EMIT. Deze nieuwe informatie kan worden gebruikt om naar deze stoffen te zoeken op voorheen onbekende plaatsen. "Tot nu toe kenden we de verdeling van oppervlaktemineralen over grote delen van de planeet gewoon niet," zei Phil Brodrick, een datawetenschapper bij JPL die het voortouw nam bij het maken van de mineraalkaarten. Met de EMIT-gegevens "komt er waarschijnlijk een nieuwe generatie wetenschap naar buiten waar we nog niets van weten, en dat is echt heel gaaf."
Meer over de missie
EMIT werd geselecteerd uit de Earth Venture Instrument-4 solicitatie onder de Earth Science Division van NASA's Science Mission Directorate en werd ontwikkeld in NASA's Jet Propulsion Laboratory, dat voor het agentschap wordt beheerd door Caltech in Pasadena, Californië. De gegevens van het instrument zijn beschikbaar in het NASA Land Processes Distributed Active Archive Center voor gebruik door andere onderzoekers en het publiek.
Bron: NASA
