بطل ناسا غير المتوقع في أزمة المناخ

مطياف التصوير المنبعث على متن الطائرة منذ إطلاقه قبل 16 شهرًا محطة الفضاء الدولية وقد أظهر القدرة على كشف أكثر من معادن سطحية.

بعد مرور أكثر من عام على اكتشاف أعمدة غاز الميثان لأول مرة على متن محطة الفضاء الدولية (ISS)، يتم الآن استخدام البيانات المستمدة من أداة EMIT التابعة لناسا لتحديد انبعاثات الغازات الدفيئة من مصادر ثابتة بكفاءة تفاجئ حتى مصمميها.

مهمة وكفاءات EMIT

ملخص لدراسة مصدر الغبار المعدني لسطح الأرض EMIT التي تم إطلاقها في يوليو 2022 لرسم خريطة لعشرة معادن رئيسية على سطح المناطق القاحلة في العالم. الملاحظات المعدنية متاحة بالفعل الباحثين ومساعدة الجمهور على فهم كيفية تأثير الغبار الجوي على المناخ.

لم يكن الكشف عن الميثان جزءًا من المهمة الأساسية لـ EMIT، لكن مصممي الأداة كانوا يأملون في أن يكون لديها القدرة على قياس الطيف التصويري. الآن، مع تحديد أكثر من 750 مصدرًا للانبعاثات اعتبارًا من أغسطس 2022 – بعضها صغير، والبعض الآخر في مواقع نائية، والبعض الآخر مستمر مع مرور الوقت – حققت الأداة أكثر من ذلك، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في المجلة. التقدم العلمي.

في 1 سبتمبر 2022، حددت EMIT مجموعات من 12 عمودًا من غاز الميثان ضمن مساحة 150 ميلًا مربعًا (400 كيلومتر مربع) في جنوب أوزبكستان. التقطت الأداة التجمعات في لقطة واحدة، أطلق عليها الباحثون مشهدًا. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

انبعاثات الميثان وتغير المناخ

وقال أندرو ثورب، خبير تكنولوجيا الأبحاث في مجموعة EMIT Science Group: “في البداية كنا حذرين بعض الشيء بشأن ما يمكن أن نفعله بالأداة”. ناسامختبر الدفع النفاث في جنوب كاليفورنيا والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة. “لقد تجاوز توقعاتنا.”

ومن خلال معرفة مصدر انبعاثات غاز الميثان، فإن مدافن النفايات والمواقع الزراعية ومنشآت النفط والغاز وغيرها من منتجي الميثان لديهم الفرصة لمعالجتها. تعد مراقبة انبعاثات غاز الميثان التي يسببها الإنسان أمرًا مهمًا للسيطرة على تغير المناخ لأنها توفر نهجًا سريعًا ومنخفض التكلفة نسبيًا للحد من غازات الدفيئة. يستمر الميثان في الغلاف الجوي لحوالي عقد من الزمن فقط، ولكن خلال هذه الفترة، يكون أقوى بـ 80 مرة من ثاني أكسيد الكربون، الذي كان موجودًا منذ قرون.

عندما تثير الرياح القوية غبار الصخور المعدنية (مثل الكالسيت أو الكلوريت) في إحدى القارات، يمكن للجسيمات المحمولة جوا أن تنتقل آلاف الأميال لتؤثر على قارات مختلفة تماما. يمكن للغبار المحمول جواً أن يدفئ أو يبرد الغلاف الجوي وسطح الأرض. إن تأثير التسخين أو التبريد هذا هو محور مهمة دراسة مصدر الغبار غير العضوي لسطح الأرض (EMIT) التابعة لناسا. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

نتائج مذهلة

لقد أثبت EMIT فائدته في اكتشاف مصادر الانبعاثات الكبيرة (عشرات الآلاف من رطل الميثان في الساعة) والصغيرة بشكل مدهش (تصل إلى مئات الجنيهات من الميثان في الساعة). وهذا أمر مهم لأنه يسمح بتحديد عدد كبير من “الانبعاثات الفائقة” ــ المصادر التي تولد حصصاً غير متناسبة من إجمالي الانبعاثات.

توثق الدراسة الجديدة كيف يمكن لـ EMIT تتبع 60% إلى 85% من أعمدة غاز الميثان التي تُرى عادةً في الحملات الجوية، بناءً على اكتشاف الغازات الدفيئة في أول 30 يومًا.

في زاوية نائية بجنوب شرق ليبيا، في 3 سبتمبر 2022، اكتشف EMIT عمودًا من غاز الميثان ينبعث منه 979 رطلاً (444 كيلوجرامًا) في الساعة. يعد هذا أحد أصغر المصادر التي تم اكتشافها بواسطة الجهاز على الإطلاق. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

مقارنة مع الكشف الجوي

على ارتفاع عدة آلاف من الأقدام فوق سطح الأرض، تكون أجهزة الكشف عن غاز الميثان أثناء الطيران حساسة للغاية، ولكن من أجل إرسال طائرة، يحتاج الباحثون إلى إشعار مسبق بأنه سيتم اكتشاف غاز الميثان. لا يتم استكشاف العديد من المناطق لأنها تعتبر بعيدة جدًا أو خطيرة جدًا أو باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك، تغطي الحملات المستمرة مناطق محدودة نسبيًا ولفترات زمنية قصيرة.

من ناحية أخرى، ومن على ارتفاع حوالي 250 ميلاً (400 كيلومتر) في المحطة الفضائية، تقوم EMIT بجمع البيانات على مساحة كبيرة من الكوكب – خاصة المناطق القاحلة التي تقع بين خطي عرض 51.6 درجة شمالًا وجنوبًا. يلتقط مقياس الطيف التصويري صورًا للسطح بحجم 50 ميلاً في 50 ميلًا (80 كيلومترًا في 80 كيلومترًا)، ويطلق عليها الباحثون اسم “المشاهد”، بما في ذلك العديد من المناطق البعيدة عن متناول الأجهزة المحمولة جواً.

وقال روبرت أو. الأخضر، أ مختبر الدفع النفاث عالم أبحاث كبير وباحث رئيسي في EMIT.

يُظهر مقطع الفيديو هذا بفاصل زمني الذراع الروبوتية Canadarm2 التابعة لمحطة الفضاء الدولية وهي تقوم بمناورة مهمة EMIT التابعة لناسا على السطح الخارجي للمحطة. استخراج من سبيس اكس انطلقت المركبة الفضائية Dragon في الساعة 5:15 مساءً بتوقيت المحيط الهادئ يوم 22 يوليو وانتهت في الساعة 10:15 صباحًا بتوقيت المحيط الهادئ يوم 24 يوليو. تم تخطي بعض أجزاء التثبيت، بينما تم تسريع أجزاء أخرى. الائتمان: ناسا

الكشف عن المشهد تلو الآخر

لدعم تحديد المصدر، يقوم فريق EMIT العلمي بإنشاء ونشر خرائط لأعمدة الميثان موقع إلكترونيمع البيانات الأساسية في عمليات الأرض للمسح الجيولوجي التابعة لناسا والولايات المتحدة، تم توزيع مركز الأرشيف النشط (إل بي داك) البيانات من العمل متاحة للاستخدام من قبل الجمهور والعلماء والمؤسسات.

منذ أن بدأت EMIT في جمع الملاحظات في أغسطس 2022، قامت بتوثيق أكثر من 50000 مشاهدة. اكتشف الجهاز مجموعة من مصادر الانبعاثات في منطقة قليلة الدراسة جنوب أوزبكستان وفي 1 سبتمبر 2022، اكتشف 12 دودة ميثان تنتج حوالي 49.734 رطلاً (22.559 كيلوجرامًا) في الساعة.

بالإضافة إلى ذلك، وجدت الأداة أعمدة أصغر بكثير من المتوقع. اشتعلت في الزاوية البعيدة جنوب شرق ليبيا في 3 سبتمبر 2022، أطلق أحد أصغر المصادر حتى الآن 979 رطلاً (444 كيلوجرامًا) في الساعة، بناءً على تقديرات سرعة الرياح المحلية.

ملحوظة: أندرو ك. ثورب، روبرت أو. جرين، ديفيد ر. طومسون، فيليب ج. برودريك، جون دبليو. تشابمان، كلايتون د. “توصيف مصادر انبعاث الميثان وثاني أكسيد الكربون الفردية باستخدام ملاحظات EMIT من الفضاء” بقلم إلدر وإتزيار وراكوليس-لويتكساد، دانييل هـ. كوزورث، ألانا ك. أياسي، رايلي م. دورين، كريستيان فرانكنبرج، لويس كواندر، جون ر. ووردن، فيليب إي. دينيسون، دار أ. روبرتس، ك. دانا تشادويك، مايكل إل. إيستوود، جاي إي. فاهلين وتشارلز إي. ميلر، 17 نوفمبر 2023، التقدم العلمي.
دوى: 10.1126/sciadv.adh2391

المزيد عن مهمة EMIT

تم اختيار EMIT من طلب Earth Venture Instrument-4 ضمن قسم علوم الأرض في مديرية المهام العلمية التابعة لناسا وتم تطويره في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، والذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا. تتوفر بيانات الأداة في مركز الأرشيف النشط الموزع للعمليات الأرضية التابع لناسا ليستخدمها الباحثون الآخرون والجمهور.