Observando nuestro planeta desde la Estación Espacial Internacional (ISS) desde julio de 2022, la misión EMIT (Investigación de fuentes de polvo mineral de la superficie de la Tierra) de la Nasa está comenzando su siguiente fase. Tras una ampliación de la misión este año, EMIT ahora está recopilando datos de regiones más allá de los desiertos, abordando temas tan variados como la agricultura, la hidrología y la ciencia del clima.
El instrumento EMIT fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa, que está gestionado por Caltech en Pasadena, California. El instrumento, que se lanzó a la ISS en julio de 2022, se encuentra en una misión prolongada de tres años en la que respalda una variedad de proyectos de investigación. Los productos de datos de EMIT están disponibles en el Centro de Archivo Activo Distribuido de Procesos Terrestres de la Nasa para que los utilicen otros investigadores y el público.
En un principio, el espectrómetro de imágenes tenía como único objetivo mapear los minerales en las regiones desérticas de la Tierra para ayudar a determinar los efectos de enfriamiento y calentamiento que el polvo puede tener en el clima regional y global. El instrumento pronto agregó otra función: localizar las fuentes de emisión de gases de efecto invernadero, incluidos los vertederos y la infraestructura de combustibles fósiles.
Los espectrómetros de imágenes como EMIT detectan la luz reflejada desde la Tierra y separan la luz visible e infrarroja en cientos de bandas de longitudes de onda (colores, en esencia). Los científicos utilizan patrones de reflexión y absorción en diferentes longitudes de onda para determinar la composición de lo que el instrumento está observando. El método recuerda los experimentos con prismas de Isaac Newton en 1672, en los que el físico descubrió que la luz visible está compuesta por un arco iris de colores.
“Los avances en óptica, física y química nos llevaron hasta donde estamos hoy con este increíble instrumento, que proporciona datos para ayudar a abordar preguntas urgentes sobre nuestro planeta”, dijo Dana Chadwick, líder de aplicaciones de EMIT en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en el sur de California.
Nuevos proyectos científicos
En su misión ampliada, los datos de EMIT serán el foco de 16 nuevos proyectos bajo el programa de Oportunidades de Investigación en Ciencias Espaciales y de la Tierra (ROSES) de la Nasa, que financia investigaciones científicas en universidades, instituciones de investigación y la Nasa.
Por ejemplo, el Servicio Geológico (USGS) y el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura (USDA) de EEUU están explorando cómo el EMIT puede evaluar las prácticas agrícolas climáticamente inteligentes. Esas prácticas (cultivos de cobertura de invierno y labranza de conservación) implican proteger las tierras de cultivo durante las temporadas de no crecimiento con plantas vivas o materia vegetal muerta para prevenir la erosión y gestionar el nitrógeno.
Los espectrómetros de imágenes pueden recopilar datos sobre la distribución y las características de las plantas y la materia vegetal, basándose en los patrones de luz que reflejan. La información puede ayudar a las agencias agrícolas a incentivar a los agricultores a utilizar prácticas sostenibles y, potencialmente, ayudarlos a gestionar sus campos.
«Estamos agregando más precisión y reduciendo errores en las mediciones que proporcionamos a los usuarios finales», dijo Jyoti Jennewein, científica física investigadora del Servicio de Investigación Agrícola con sede en Fort Collins, Colorado, y codirectora del proyecto.
El proyecto USGS-USDA también está aportando información sobre los enfoques analíticos para la futura misión Surface Biology and Geology-Visible Shortwave Infrared de la NASA. El satélite cubrirá la superficie terrestre y las costas de la Tierra con mayor frecuencia que EMIT, con una resolución espacial más precisa.
Observando el deshielo
Otro nuevo proyecto comprobará si los datos de EMIT pueden ayudar a refinar las estimaciones de las tasas de derretimiento de la capa de nieve. Una mejora de este tipo podría orientar la gestión del agua en estados como California, donde el agua de deshielo constituye la mayor parte del suministro de agua para la agricultura.
Los espectrómetros de imágenes como EMIT miden el albedo de la nieve, el porcentaje de radiación solar que refleja. Lo que no se refleja se absorbe, por lo que las observaciones indican cuánta energía absorbe la nieve, lo que a su vez ayuda a realizar estimaciones de las tasas de derretimiento de la nieve. Los instrumentos también disciernen qué está afectando al albedo: el tamaño del grano de nieve, la contaminación por polvo u hollín, o ambos.
Para este trabajo, la capacidad de EMIT de medir más allá de la luz visible es clave. El hielo es “bastante absorbente en longitudes de onda del infrarrojo cercano y del infrarrojo de onda corta”, dijo Jeff Dozier, profesor emérito de la Universidad de California en Santa Bárbara e investigador principal del proyecto.
Otros proyectos financiados por ROSES se centran en la floración de flores silvestres, el fitoplancton y la dinámica del carbono en aguas interiores, la biodiversidad de los ecosistemas y los rasgos funcionales de los bosques. Los investigadores de EMIT seguirán estudiando los efectos del polvo sobre el clima. Cuando las tormentas de viento lo elevan al aire, el polvo más oscuro, lleno de hierro, absorbe el calor del Sol y calienta el aire circundante, mientras que las partículas más claras y ricas en arcilla hacen lo contrario. Los científicos no estaban seguros de si el polvo en suspensión en el aire tiene efectos generales de enfriamiento o calentamiento en el planeta. Antes de EMIT, solo podían suponer el color de las partículas en una región.
La misión EMIT “nos está dando resultados con calidad de laboratorio, en todos los lugares que necesitamos conocer”, dijo Natalie Mahowald, investigadora principal adjunta de la misión y científica del sistema terrestre en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Al introducir los datos en modelos informáticos del sistema terrestre, Mahowald espera acercarse a la identificación precisa del impacto climático del polvo a medida que la Tierra se calienta.
Detección de gases
La misión continuará identificando emisiones de fuentes puntuales de metano y dióxido de carbono, los gases de efecto invernadero más responsables del cambio climático, y las observaciones están disponibles a través del portal de datos de EMIT y del Centro de Gases de Efecto Invernadero de Estados Unidos.
El equipo de EMIT también está perfeccionando el software que identifica y mide las columnas de gases de efecto invernadero en los datos, y están trabajando para agilizar el proceso con la automatización del aprendizaje automático. En sintonía con la iniciativa de ciencia abierta de la Nasa, están compartiendo código con organizaciones públicas, privadas y sin fines de lucro que realizan un trabajo similar.
“Hacer que este trabajo sea accesible al público ha hecho avanzar fundamentalmente la ciencia de medir las emisiones de fuentes puntuales y ha ampliado el uso de los datos EMIT”, dijo Andrew Thorpe, el tecnólogo de investigación del JPL que dirige el esfuerzo de gases de efecto invernadero de EMIT.
