Instrumento EMIT de la NASA explorará diversas interrogantes científicas en una extensión de su misión

Con la observación de nuestro planeta desde la Estación Espacial Internacional a partir de julio de 2022, la misión Investigación de las Fuentes de Polvo Mineral en la Superficie de la Tierra (EMIT, por sus siglas en inglés) de la NASA comienza su nuevo capítulo.

Al principio, este espectrómetro generador de imágenes tenía como único objetivo cartografiar los minerales de las regiones desérticas de la Tierra para ayudar a determinar los efectos de enfriamiento y calentamiento que puede tener el polvo en el clima regional y global. Este instrumento pronto agregó otra destreza: identificar las fuentes de emisión de gases de efecto invernadero, incluyendo los vertederos y la infraestructura de la industria de combustibles fósiles.

Después de que este año se extendiera su misión, EMIT ahora está recopilando datos de otras regiones más allá de los desiertos para abordar temas tan diversos como la agricultura, la hidrología y la ciencia del clima.

Los espectrómetros de imágenes como EMIT detectan la luz que se refleja desde la Tierra, y separan la luz visible y la luz infrarroja en cientos de bandas de longitud de onda, o colores, esencialmente. Los científicos utilizan los patrones de reflexión y absorción en diferentes longitudes de onda para determinar la composición de lo que el instrumento está observando. Este enfoque se hace eco de los experimentos con prismas de Isaac Newton en 1672, en los que el físico descubrió que la luz visible está compuesta por un arcoíris de colores.

“Los avances en óptica, física y química nos llevaron a donde estamos hoy en día con este increíble instrumento, proporcionando datos para ayudar a abordar algunas preguntas apremiantes sobre nuestro planeta”, dijo Dana Chadwick, líder de aplicaciones de EMIT en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California.

En su misión extendida, 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, por sus siglas en inglés) de la NASA, el cual financia investigaciones científicas en universidades, instituciones de investigación y la NASA.

Por ejemplo, el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés) y el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) están explorando cómo EMIT puede evaluar las prácticas agrícolas climáticamente inteligentes. Esas prácticas —los cultivos de cobertura de invierno y la labranza mínima, o conservacionista— consisten en proteger las tierras de cultivo durante las temporadas de no crecimiento con plantas vivas o muertas para prevenir la erosión y gestionar el nitrógeno.

Los espectrómetros de imágenes son capaces de recopilar datos sobre la distribución y las características de las plantas y la materia vegetal, en función de los patrones de luz que reflejan. Esta información puede ayudar a las agencias encargadas de gestionar las actividades agrícolas a incentivar a los agricultores a emplear prácticas sostenibles y, potencialmente, ayudar a los agricultores a administrar sus campos.

“Estamos agregando más precisión y reduciendo el error en las mediciones que suministramos a nuestros usuarios finales” dijo Jyoti Jennewein, científica física, investigadora del Servicio de Investigación Agrícola con sede en Fort Collins, Colorado, y colíder del proyecto.

El proyecto de las agencias USGS y USDA también está guiando los enfoques analíticos para la futura misión de la NASA, Biología de la Superficie y Geología Visible en Infrarrojos de Onda Corta. Ese satélite cubrirá los suelos y las costas de la Tierra con más frecuencia que EMIT y con una resolución espacial más detallada.

Otro nuevo proyecto pondrá a prueba si los datos de EMIT pueden ayudar a refinar las estimaciones de las tasas de derretimiento del manto de nieve. Tal mejora 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, es decir, el porcentaje de radiación solar que esta refleja. Lo que no se refleja se absorbe, por lo que las observaciones indican cuánta energía está absorbiendo la nieve, lo que a su vez ayuda a estimar las tasas de derretimiento de la nieve. Los instrumentos también detectan lo que afecta al albedo: el tamaño del grano de nieve, la contaminación por polvo u hollín, o ambos.

Para este trabajo, resulta clave la capacidad de EMIT para hacer mediciones más allá de la luz visible. El hielo es “bastante absorbente en el infrarrojo cercano y en las longitudes de onda infrarrojas 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 el programa ROSES se centran en la floración de las flores silvestres, el fitoplancton y la dinámica del carbono en las aguas continentales, la biodiversidad de los ecosistemas y los rasgos funcionales de los bosques.

Los investigadores de EMIT continuarán estudiando los efectos climáticos del polvo. Cuando se eleva en el aire debido a las tormentas de viento, el polvo más oscuro y rico en hierro absorbe el calor del Sol y calienta el aire a su alrededor, mientras que las partículas de color más claro, ricas en arcilla, hacen lo contrario. Los científicos tienen dudas sobre si el polvo en el aire tiene efectos generales de enfriamiento o calentamiento en el planeta. Antes de EMIT, solo podían presuponer cuál era el color de las partículas en una región.

La misión EMIT “nos está dando resultados con calidad de laboratorio, dondequiera que necesitamos tener conocimiento”, dijo Natalie Mahowald, investigadora principal adjunta de la misión y científica del sistema de la Tierra en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Al introducir los datos en modelos informáticos del sistema terrestre, Mahowald espera acercarse a determinar el impacto climático del polvo a medida que la Tierra se calienta.

La misión continuará identificando las fuentes de emisiones de metano y dióxido de carbono —los principales gases de efecto invernadero responsables del cambio climático— y estas observaciones están disponibles a través del portal de datos de EMIT y el Centro de Gases de Efecto Invernadero de Estados Unidos (en inglés).

El equipo de EMIT también está perfeccionando el software que identifica y mide las columnas de gases de efecto invernadero en los datos, y trabaja para agilizar este proceso con la automatización del aprendizaje automático. En línea 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.

“Lograr que este trabajo sea accesible al público ha impulsado de manera fundamental la ciencia de la medición de las emisiones de fuentes puntuales y ha ampliado el uso de los datos de EMIT”, dijo Andrew Thorpe, el tecnólogo de investigación del JPL que dirige el esfuerzo sobre los gases de efecto invernadero de EMIT.

El instrumento EMIT fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, el cual es administrado para la agencia por el Instituto Tecnológico de California, Caltech, en Pasadena, California. Lanzado a la Estación Espacial Internacional en julio de 2022, EMIT se encuentra en una misión extendida de tres años en la que está dando apoyo a diversos proyectos de investigación. Los productos de datos de EMIT están disponibles en el Centro de Archivo Activo Distribuido de Procesos Terrestres de la NASA (en inglés) para ser utilizado por otros investigadores y por el público.

Para obtener más información acerca de esta misión, visita el sitio web (en inglés):

https://earth.jpl.nasa.gov/emit

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