Temukan Bagaimana EMIT NASA Merevolusi Ilmu Iklim Dari Luar Angkasa

Diluncurkan pada Juli 2022, NASAmisi EMIT di atas kapal Stasiun Luar Angkasa Internasional telah berevolusi dari pemetaan mineral di gurun hingga peran yang lebih luas dalam ilmu iklim, pertanian, dan hidrologi.

Teknologi ini kini membantu menentukan emisi gas rumah kaca, mengukur tingkat pencairan tumpukan salju, dan menilai dampak debu terhadap iklim, serta mendukung banyak proyek penelitian baru di berbagai bidang ilmiah.

Mengamati planet kita dari Stasiun Luar Angkasa Internasional sejak Juli 2022, misi EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) NASA memulai tindakan selanjutnya.

Pada awalnya, spektrometer pencitraan hanya ditujukan untuk memetakan mineral di wilayah gurun bumi untuk membantu menentukan efek pendinginan dan pemanasan yang disebabkan oleh debu terhadap iklim regional dan global. Instrumen ini segera menambahkan keterampilan lain: menunjukkan dengan tepat sumber emisi gas rumah kaca, termasuk tempat pembuangan sampah dan infrastruktur bahan bakar fosil.

Perluasan Misi dan Penerapan Baru

Setelah perluasan misi tahun ini, EMIT kini mengumpulkan data dari wilayah di luar gurun, membahas beragam topik seperti pertanian, hidrologi, dan ilmu iklim.

Spektrometer pencitraan seperti EMIT mendeteksi cahaya yang dipantulkan dari Bumi, dan memisahkan cahaya tampak dan inframerah menjadi ratusan pita panjang gelombang – pada dasarnya warna. Para ilmuwan menggunakan pola pemantulan dan penyerapan pada panjang gelombang berbeda untuk menentukan komposisi objek yang diamati oleh instrumen. Pendekatan ini menggemakan eksperimen prisma Isaac Newton pada tahun 1672, di mana fisikawan tersebut menemukan bahwa cahaya tampak terdiri dari warna-warni pelangi.

“Terobosan dalam bidang optik, fisika, dan kimia membawa kita pada keadaan saat ini dengan instrumen luar biasa ini, yang menyediakan data untuk membantu menjawab pertanyaan-pertanyaan mendesak di planet kita,” kata Dana Chadwick, pimpinan aplikasi EMIT di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan.

Proyek Penelitian Baru Memanfaatkan EMIT

Dalam misinya yang diperluas, data EMIT akan menjadi fokus dari 16 proyek baru di bawah program Research Opportunities in Space and Earth Science (ROSES) NASA, yang mendanai penyelidikan sains di universitas, lembaga penelitian, dan NASA.

Misalnya, Survei Geologi AS (USGS) dan Layanan Penelitian Pertanian Departemen Pertanian AS (USDA) sedang mengeksplorasi bagaimana EMIT dapat menilai praktik pertanian cerdas iklim. Praktik-praktik tersebut – tanaman penutup musim dingin dan pengolahan tanah konservasi – melibatkan perlindungan lahan pertanian selama musim non-tumbuh dengan tanaman hidup atau tanaman mati untuk mencegah erosi dan mengelola nitrogen.

Pertanian dan Pengelolaan Lingkungan

Spektrometer pencitraan mampu mengumpulkan data tentang distribusi dan karakteristik tumbuhan dan materi tumbuhan, berdasarkan pola cahaya yang dipantulkannya. Informasi ini dapat membantu lembaga pertanian memberikan insentif kepada petani untuk menggunakan praktik berkelanjutan dan berpotensi membantu petani mengelola lahan mereka.

“Kami menambahkan lebih banyak ketepatan dan mengurangi kesalahan pada pengukuran yang kami berikan kepada pengguna akhir,” kata Jyoti Jennewein, ilmuwan fisika penelitian dari Layanan Penelitian Pertanian yang berbasis di Fort Collins, Colorado, dan salah satu pemimpin proyek.

Proyek USGS-USDA juga menginformasikan pendekatan analitis untuk misi Biologi Permukaan dan Inframerah Gelombang Pendek Terlihat Geologi masa depan NASA. Satelit ini akan mencakup daratan dan pantai bumi lebih sering dibandingkan EMIT, dengan resolusi spasial yang lebih baik.

Meningkatkan Perkiraan Pencairan Salju

Proyek baru lainnya akan menguji apakah data EMIT dapat membantu menyempurnakan perkiraan tingkat pencairan tumpukan salju. Perbaikan seperti ini dapat memberikan masukan bagi pengelolaan air di negara bagian seperti California, dimana air lelehan merupakan mayoritas pasokan air pertanian.

Spektrometer pencitraan seperti EMIT mengukur albedo salju – persentase radiasi matahari yang dipantulkannya. Apa yang tidak dipantulkan akan diserap, sehingga pengamatan menunjukkan berapa banyak energi yang diserap oleh salju, yang pada gilirannya membantu memperkirakan laju pencairan salju. Instrumen ini juga mengetahui apa yang memengaruhi albedo: ukuran butir salju, kontaminasi debu atau jelaga, atau keduanya.

Untuk pekerjaan ini, kemampuan EMIT untuk mengukur melampaui cahaya tampak adalah kuncinya. Es “cukup menyerap pada panjang gelombang inframerah dekat dan gelombang pendek,” kata Jeff Dozier, profesor emeritus Universitas California, Santa Barbara dan peneliti utama proyek tersebut.

Proyek lain yang didanai ROSES berfokus pada mekarnya bunga liar, fitoplankton, dan dinamika karbon di perairan pedalaman, keanekaragaman hayati ekosistem, dan ciri-ciri fungsional hutan.

Dampak Debu pada Iklim

Para peneliti di EMIT akan terus mempelajari dampak debu terhadap iklim. Ketika melayang ke udara akibat badai angin, debu yang lebih gelap dan mengandung besi menyerap panas matahari dan menghangatkan udara di sekitarnya, sedangkan partikel yang berwarna lebih terang dan kaya akan tanah liat melakukan hal sebaliknya. Para ilmuwan masih belum yakin apakah debu di udara mempunyai efek mendinginkan atau menghangatkan planet secara keseluruhan. Sebelum EMIT, mereka hanya dapat mengasumsikan warna partikel di suatu wilayah.

Misi EMIT “memberi kita hasil berkualitas laboratorium, di mana pun kita perlu mengetahuinya,” kata Natalie Mahowald, wakil peneliti utama misi tersebut dan ilmuwan sistem Bumi di Cornell University di Ithaca, New York. Dengan memasukkan data ke dalam model komputer sistem bumi, Mahowald berharap dapat lebih dekat dalam menentukan dampak debu terhadap iklim saat bumi memanas.

Deteksi Gas Rumah Kaca

Misi ini akan terus mengidentifikasi sumber emisi metana dan karbon dioksida, gas rumah kaca yang paling bertanggung jawab atas perubahan iklim, dan observasi tersedia melalui portal data EMIT dan Pusat Gas Rumah Kaca AS.

Tim EMIT juga menyempurnakan perangkat lunak yang mengidentifikasi dan mengukur gumpalan gas rumah kaca dalam data, dan mereka berupaya menyederhanakan prosesnya dengan otomatisasi pembelajaran mesin. Selaras dengan inisiatif sains terbuka NASA, mereka berbagi kode dengan organisasi publik, swasta, dan nirlaba yang melakukan pekerjaan serupa.

“Membuat karya ini dapat diakses publik secara fundamental telah mendorong kemajuan ilmu pengukuran emisi titik-sumber dan memperluas penggunaan data EMIT,” kata Andrew Thorpe, peneliti JPL teknolog penelitian yang memimpin upaya gas rumah kaca EMIT.

Lebih Lanjut Tentang EMIT

Instrumen EMIT dikembangkan oleh Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, yang dikelola oleh Caltech di Pasadena, California. Diluncurkan ke Stasiun Luar Angkasa Internasional pada Juli 2022, EMIT sedang menjalankan misi tiga tahun yang diperpanjang untuk mendukung berbagai proyek penelitian. Produk data EMIT tersedia di Pusat Arsip Aktif Terdistribusi Proses Tanah NASA untuk digunakan oleh peneliti lain dan masyarakat.