Pourquoi la NASA envoie un spectromètre à balayage de poussière à l’ISS

Lorsque la NASA a lancé sa mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale jeudi soir, la fusée transportait des instruments non seulement pour étudier la vie dans l’espace ou les étoiles lointaines, mais pour pointer vers la Terre. Parmi eux se trouve un ensemble de capteurs de lumière ultra-sensibles conçus pour étudier les propriétés des tourbillons de poussière dans notre atmosphère.

La poussière atmosphérique est une force puissante, mais pas entièrement comprise, dans les cycles des nutriments de la Terre. Tout comme la façon dont l’eau s’évapore, forme des nuages ​​et pleut, la poussière a ses propres motifs. La poussière est constamment balayée des déserts du monde, et lorsqu’elle se dépose, elle fertilise la forêt amazonienne, alimente des explosions de vie marine dans le océan profondet réchauffe la neige des montagnes californiennes.

Toute cette poussière change le climat. Les sédiments de couleur claire peuvent renvoyer la chaleur dans l’espace, tandis que la poussière sombre et riche en fer absorbe la chaleur. Lorsqu’un panache de poussière saharienne a traversé le sud des États-Unis cet été, il a teinté le ciel en orange, un peu comme la brume de la fumée des feux de forêt. Mais le résultat cumulé de l’effet de la poussière est un mystère.

Avec l’aimable autorisation de la NASA/JPL-Caltech

“Nous ne savons pas vraiment si la poussière minérale réchauffe ou refroidit notre planète”, a déclaré Robert Green, scientifique principal au Joint Propulsion Laboratory de la NASA et chercheur principal de l’étude. Enquête sur les sources de poussière minérale à la surface de la Terre (ÉMETTRE) projet, a déclaré mercredi.

Lorsque les nouveaux capteurs d’EMIT seront installés sur l’ISS et prêts dans quelques semaines, ils renverront plus d’un milliard de mesures, ce qui donnera aux climatologues leur premier aperçu complet du cycle de la poussière de la planète. Ces données peuvent affiner les outils essentiels que les chercheurs utilisent pour comprendre notre planète : Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat estime que les impacts inconnus de la poussière sont responsables des différences entre les modèles climatiques et la réalité.

Dans un entretien de suivi avec Science populaireGreen a expliqué comment les capteurs fonctionneront.

Le grand trou de poussière

À l’heure actuelle, lorsque les scientifiques veulent étudier le grain atmosphérique, ils doivent s’appuyer sur des outils assez grossiers. Les satellites peuvent capturer quelques instantanés d’une tempête de sable, mais ils ne peuvent pas prendre une image globale. Les modélisateurs utilisent également une vue simplifiée de la poussière. De nombreux modèles climatiques supposent que toute la poussière, qu’elle provienne des salines crayeuses de l’Utah ou du Sahara ocre, est jaune et n’absorbe qu’une partie de l’énergie solaire.

En 2015, une équipe de l’Université Cornell a tenté de tabuler la poussière en fusionnant deux ensembles de données existantes. D’une part, il y a une base de données de 5 000 échantillons de sol, analysés pour leur teneur en minéraux ; et d’autre part, un atlas mondial du sol produit par l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture qui a classé la saleté uniquement en fonction de sa couleur et de sa texture. L’idée était que, idéalement, les minéralogistes pourraient faire correspondre la couleur et la texture de la poussière avec les minéraux réels dans la saleté. “C’est, je dirais, plutôt qualitatif, mais ils devaient commencer quelque part”, déclare Green.

Cela s’est avéré être une approximation imparfaite de ce qui est réellement dans l’air. D’une part, la plupart des 5 000 échantillons ont été prélevés sur des terres agricoles, et non sur les déserts réellement responsables de la poussière. D’autre part, il s’avère très difficile de savoir ce qu’il y a dans le sol uniquement en fonction de sa forme et de son ombre. Mais lorsqu’ils ont comparé les prédictions sur la composition de la poussière à des échantillons de poussière du monde réel, “ils ont constaté que cela ne correspondait pas aux mesures”, déclare Green. “Donc, nous ne connaissons vraiment pas les minéraux à la surface.”

Œil dans le ciel

EMIT mesurera directement les endroits secs et poussiéreux du monde à l’aide de la spectroscopie, une technique qui utilise la lumière qui rebondit sur les surfaces pour comprendre leurs tripes moléculaires.

Alors que l’ISS orbite autour de la planète, EMIT pointera un télescope vers la surface de la Terre. La lumière qui entre passera par une fente étroite, puis sera réfractée dans toutes ses couleurs constitutives – les capteurs d’EMIT peuvent détecter 12 410 bandes de couleurs différentes.

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“Les roches sont faites de minéraux, les minéraux sont des molécules différentes dans l’ensemble, et ces molécules interagissent différemment avec la lumière”, explique Green. Chaque minéral porte une empreinte spectrale différente. Le spectromètre ne mesurera pas directement la poussière atmosphérique – lorsque toute la poussière flotte dans l’atmosphère, elle brouille la lumière. Au lieu de cela, la machine se concentrera sur le sol, donnant aux modélisateurs du climat suffisamment d’informations pour reconstruire les nuages ​​​​de poussière au-dessus.

Après avoir corrigé les effets de l’atmosphère et de la végétation, EMIT peut détecter les blocs de construction granuleux de chaque parcelle de 645 pieds carrés qu’il scanne.

Il faudrait moins d’un an pour obtenir une image complète des déserts de la planète, ce qui permettra d’affiner les modèles climatiques mondiaux. Mais une fois cela fait, les spectromètres d’EMIT pourraient être tournés vers de nouvelles observations.

Des spectromètres similaires ou identiques placés sur des avions ont été utilisés pour étudier le risque d’incendie dans les forêts nord-américaines, la biodiversité dans la forêt tropicale péruvienne, les sources de pollution plastique, les panaches de méthane et la présence d’éléments de terres rares. “Cela emmène maintenant cela dans l’espace”, déclare Green, où regarder la poussière dans le vent n’est que le début.




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