Americký přístroj EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) usazený na vnějším plášti stanice ISS pomohl vytvořit své první mineralogické mapy. Ty vznikly z jeho podrobných měření, která ukazují složení látek nacházejících se na povrchu. Konkrétně tyto mapy pokrývají oblasti v severozápadní Nevadě a také v jihozápadní Libyi. Větrné pouštní oblasti jako tyto dvě jsou zdrojem jemných prachových částic, které vítr snadno zvedne a přenese do atmosféry. Tady mohou tyto částice ohřívat, ale také chladit okolní vzduch. Vědci však doposud nebyli schopni měřit, zda prach v atmosféře má ve výsledku oteplující či ochlazovací účinky – a to jak v lokálním, regionálním či globálním měřítku. Data z přístroje EMIT pomohou expertům vylepšit počítačové modely a zlepšit naše chápání vlivu prachu na klima.

Experti kolem přístroje EMIT z jihokalifornské Jet Propulsion Laboratory a z Americké geologické služby vytvořili zmíněné první mapy za účelem ověření přesnosti měření přístroje EMIT, což je nezbytný první krok v přípravě na plný vědecký provoz. EMIT byl na plášť stanice usazen letos v červenci jakožto první zástupce nové kategorie vysoce přesných snímkovacích spektrometrů, které z oběžné dráhy sbírají údaje a vytváří tak kvalitnější data o větších objemech než jejich předchůdci.

Přístroj EMIT byl na ISS instalován v červenci 2022 – Zemi tak oběhne jednou za 90 minut. Při mapování světových zdrojů minerálního prachu pozoruje i Saharu. Právě tady nedávno objevil tři minerály – kaolinit, hematit a goethit. Konkrétně to bylo v oblasti jihozápadní Libye označené červeným čtvercem.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

„Před několika desítkami let, když jsem byl v postgraduálním studiu, trvalo deset minut, než jsme v laboratoři pořídili jedno jediné spektrum geologického vzorku. Snímkovací spektrometr EMIT pořídí za sekundu 300 000 spekter s úžasnou kvalitou,“ popisuje Robert Green, hlavní vědecký pracovník přístroje EMIT z JPL. Přínos nového přístroje oceňuje také Kate Calvin, vědkyně z NASA specializující se na klima: „Data, která získáváme z přístroje EMIT nám nabídnou mnohem lepší vhled do problematiky ohřívání a ochlazování Země, o roli, kterou v tomto cyklu hraje minerální prach. Je nadějné vidět množství dat, které získáváme z této mise za tak krátký čas. EMIT je jedním ze sedmi Zemi studujících přístrojů na ISS, které nám dávají více informací o tom, jak je naše planeta ovlivněna klimatickou změnou.“

Na přední stěně krychle vidíme obrázek v pravých barvách. Jde o oblast v severozápadní Arizoně, kterou pozoroval přístroj EMIT. Boční stěny ukazují „spektrální otisky prstů“ pro každý bod snímku. Tato datová krychle ukazuje přítomnost kaolinitu, světle zbarveného jílovitého minerálu, který odráží sluneční záření.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

EMIT analyzuje světlo, které se odrazí od zemského povrchu a přitom analyzuje stovky vlnových délek – od viditelného až po infračervené záření. Různé materiály odráží světlo na odlišných vlnových délkách. Vědci používají tyto pozorované vzory podobně jako detektivové otisky prstů – díky jejich jedinečnosti je mohou využít k identifikaci povrchových minerálů a přesně dané oblasti. Mapa Nevady pokrývá hornatou oblast cca 210 kilometrů severozápadně od Lake Tahoe. Na této mapě je vidět, že zdejšímu prostředí dominuje kaolinit, světle zbarvený minerál, jehož částice rozptylují světlo směrem vzhůru a tím při svém průchodu atmosférou ochlazují vzduch. Mapa i naměřené „spektrální otisky prstů“ velmi připomínají údaje nasbírané v roce 2018 z letadla přístrojem AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer), jejichž správnost v té době potvrdili geologové. Vědci nyní používají tato (a mnohá další) porovnání k tomu, aby potvrdili přesnost měření přístroje EMIT.

Další minerální mapa ukazuje významné množství kaolinitu, ale i dvou oxidů železa – hematitu a goethitu, které se nachází v řídce osídlené oblasti Sahary zhruba 800 kilometrů jižně od Tripolisu. Tmavě zbarvené prachové částice z oblastí bohatých na oxidy železa výrazně pohlcují energii ze Slunce a ohřívají atmosféru, což má potenciální vliv na klima. V současné době máme buďto nulové, nebo jen malé znalosti o složení prachu, který pochází z různých částí Sahary. Výzkumníci mají podrobné geologické informace jen asi o 5 000 vzorcích odebraných po celém světě. EMIT ale pořídí bez přehánění miliardy nových spektroskopických měření na všech kontinentech (vyjma Antarktidy), čímž zaplní mezeru ve znalostech a posune nás při výzkumu klimatu. „S jeho mimořádným výkonem jsme na cestě k tomu, abychom podrobně zmapovali minerály v pozemských suchých oblastech, které tvoří zhruba 25 % pevnin.  A to vše za méně než rok! Dosáhneme tím našich vědeckých cílů pro výzkum klimatu,“ vysvětluje Green.

Na přední stěně krychle vidíme obrázek v pravých barvách. Jde o oblast v jihozápadní Libyi, kterou pozoroval přístroj EMIT. Boční stěny ukazují „spektrální otisky prstů“ pro každý bod snímku. Tato datová krychle ukazuje přítomnost kaolinitu, světle zbarveného jílovitého minerálu, který odráží sluneční záření, ale také tmavých minerálů hematitu a goethitu, které pohlcují teplo..
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Data z přístroje EMIT budou volně dostupná širokému spektru výzkumů. Očekává se, že by mohla najít uplatnění (kromě jiného) i při pátrání po strategicky důležitých minerálech jako je lithium či prvky vzácných zemin. Aby toho nebylo málo, tak technologie tohoto přístroje vytváří základy pro budoucí družicovou misi SBG (Surface Biology and Geology), která je součástí programu Earth System Observatory. Agentura NASA připravila tento soubor misí, který je zaměřen na chápání změny klimatu. EMIT se ale také nezrodil jen tak zčista jasna. Jeho původ můžeme vystopovat i technologii snímkovacího spektrometru AIS (Airborne Imaging Spectrometer), který NASA poprvé demonstrovala v roce 1982. Byl navržen, aby odhaloval minerály na zemském povrchu z nízko letícího letadla. Přístroj už tehdy prakticky okamžitě dodal překvapivé výsledky. Už při jednom z prvních letů v okolí nevadského města Cuprite přístroj odhalil přítomnost buddingtonitu, přičemž tento minerál nebyl zanesen do žádné dřívější mapy této oblasti.

Minerální mapa oblasti v jihozápadní Libyi v pouští Sahara vytvořená z pozorování přístrojem EMIT. Dominuje zde kaolinit, světle zbarvený jílovitý minerál, který odráží sluneční záření. Jsou tu také dva oxidy železa – hematit a goethit, které jsou tmavé, takže pohlcují teplo a ohřívají okolní vzduch.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Na přístroj AIS navázal v roce 1986 představený AVIRIS, který už dláždil cestu k budoucím spektrometrům. Tento přístroj určený pro použití na letadlech studoval geologii, ale i rostliny, tání ledovců a další přírodní fenomény. Pomáhal také zmapovat chemické znečištění nejrizikovějších amerických lokalit, ale i ropné skvrny včetně té, která v roce 2010 vznikla při havárii plošiny Deepwater Horizon. Po teroristických útocích na Světové obchodní centrum 11. září 2001 data pořízená při přeletech tohoto přístroje pomáhala lokalizovat požáry, ale i zmapovat složení úlomků v troskách.

V průběhu let se postupně vyvinulo prakticky vše – od optiky přes detektory až po výpočetní kapacitu. Do všech koutů Sluneční soustavy se tak začaly vydávat snímkovací spektrometry schopné analyzovat menší cíle a přitom zachytit jemnější odchylky. V JPL byl třeba postaven snímkovací spektrometr pro indickou lunární sondu Chandrayaan-1, která v roce 2009 s pomocí tohoto přístroje změřila stopy vody na Měsíci. Mise Europa Clipper, která odstartuje v roce 2024, zase ponese snímkovací spektrometr, který pomůže vědcům zhodnotit, zda by tento ledový měsíc planety Jupiter mohl disponovat podmínkami, které by mohly podporovat život.

Přístroj EMIT nedávno nasbíral minerální spektra v oblasti severozápadní Nevady. Data se shodují s údaji, která byla v dané oblasti naměřena přístrojem AVIRIS v roce 2018, čímž se potvrzuje přesnost měření přístroje EMIT. Oba přístroje detekovaly v této oblasti kaolinit, jílovitý materiál, jehož částice mohou ochlazovat vzduch, když je vítr zanese do atmosféry.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Vysoce pokročilé spektrometry z JPL budou součástí chystané mise Lunar Trailblazer, která má určit formu, množství a rozložení vody na Měsíci i podstatu lunárního koloběhu vody, ale najdeme je i na družicích, které vypustí nezisková organizace Carbon Mapper. Jejich úkolem bude lokalizace bodových zdrojů skleníkových plynů z oběžné dráhy. „Tahle technologie nabrala směr, který jsem si nikdy nedokázal ani představit,“ přiznává Gregg Vane, výzkumník z JPL, jehož postgraduální studium geologie pomohlo zažehnout myšlenku, která vedla k původnímu snímkovacímu spektrometru a dodává: „Nyní díky EMITu používáme tuhle technologii k tomu, abychom se podívali zpět na naši planetu z oběžné dráhy pro důležitý klimatický výzkum.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/269.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/1-main-pia25429-emit-flyover-1041.jpg
https://www.nasa.gov/…/files/thumbnails/image/e1a-pia25427-emit-nevada-cube-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e2a-pia25430-emit-libya-cube-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e2b-pia25424-emit-libya-map-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e1b-pia25428-emit-nevada-map.jpg