NASA的EMIT任务从太空中探测到50多个甲烷"超级发射器"

EMIT（地球表面矿物灰尘源调查）的建立是为了帮助科学家了解灰尘如何影响气候。它也可以准确地确定这种强大的温室气体的排放。美国宇航局的地球表面矿物灰尘源调查（EMIT）任务正在绘制地球上产生灰尘的沙漠中关键矿物的流行情况。这是至关重要的信息，将有助于促进我们对空气中灰尘对气候影响的理解。

然而，EMIT已经展示了另一种关键能力：检测甲烷的存在，这是一种强大的温室气体。根据美国环境保护局（EPA）的数据，甲烷在大气中捕获热量的效力是二氧化碳的25倍以上。

EMIT于7月安装在国际空间站（ISS）上。在此后收集的数据中，科学小组已经确定了中亚、中东和美国西南部的50多个"超级排放源"。超级排放物是指以特别高的速率排放甲烷的设施、设备和其他基础设施。它们通常是在化石燃料、废物或农业部门。

"控制甲烷排放是限制全球变暖的关键。这一令人振奋的新发展不仅将帮助研究人员更好地确定甲烷泄漏的来源，而且还提供了关于如何快速解决这些问题的见解，"美国航天局局长比尔-纳尔逊说。"国际空间站和美国宇航局在太空中的二十多颗卫星和仪器长期以来在确定地球气候的变化方面一直是非常宝贵的。EMIT被证明是我们工具箱中的一个重要工具，可以测量这种强大的温室气体--并在源头上阻止它。"

甲烷以一种独特的模式吸收红外光--称为光谱指纹--EMIT的成像光谱仪可以非常精确和准确地分辨出来。二氧化碳也可以通过该仪器进行测量。

这些新的观察结果来自于空间站轨道对地球的广泛覆盖，以及EMIT扫描地球表面几十英里宽的区域的能力，同时解决小如足球场的问题。

在土库曼斯坦哈扎尔（里海的一个港口城市）东部，有12股甲烷向西流去。这些羽流是由美国宇航局的地球表面矿物粉尘源调查任务探测到的，其中一些羽流延伸超过20英里（32公里）。资料来源：NASA/JPL-Caltech

大卫-汤普森说："这些结果是特殊的，它们证明了将全球范围的视角与确定甲烷点源所需的分辨率配对的价值，具体到设施规模。这是一种独特的能力，将提高确定甲烷来源和减少人类活动排放的努力的标准。"汤普森是EMIT的仪器科学家，也是位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的高级研究科学家，该实验室负责管理这项任务。

相对于二氧化碳，甲烷只占人类造成的温室气体排放的一小部分，但据估计，在释放后的20年里，甲烷在大气中捕获热量的效率是二氧化碳的80倍。此外，在二氧化碳持续几个世纪的情况下，甲烷持续了大约十年，这意味着如果减少排放，大气层将在类似的时间范围内做出反应，从而导致近期变暖速度减慢。

一股至少3英里（4.8公里）长的甲烷烟羽涌入伊朗德黑兰南部的大气。美国宇航局的地球表面矿物粉尘源调查任务探测到的这个羽流来自一个主要的垃圾填埋场，甲烷是那里的分解副产品。资料来源：NASA/JPL-Caltech

识别甲烷点源可能是这个过程中的一个关键步骤。有了对排放者位置的了解，排放气体的设施、设备和基础设施的经营者可以迅速采取行动，限制其排放。

EMIT的甲烷观测是在科学家验证成像光谱仪的矿物数据的准确性时进行的。在其任务期间，EMIT将收集非洲、亚洲、南北美洲和澳大利亚等干旱地区的表面矿物的测量数据。这些数据将帮助研究人员更好地了解空气中的尘埃粒子在加热和冷却地球大气层和表面方面的作用。

美国宇航局首席科学家和高级气候顾问凯特-卡尔文说："我们一直渴望看到EMIT的矿物数据将如何改善气候建模。这种额外的甲烷探测能力为测量和监测导致气候变化的温室气体提供了一个了不起的机会。"

探测甲烷烟羽

该任务的研究区域与世界上已知的甲烷热点相吻合，使研究人员能够在这些地区寻找气体，以测试成像光谱仪的能力。领导EMIT甲烷工作的JPL研究技术员Andrew Thorpe说："EMIT探测到的一些烟羽是有史以来最大的--不同于以往从太空观察到的任何东西。我们在短短的时间内发现的东西已经超过了我们的预期。"

立方体（左）显示了土库曼斯坦上空的甲烷羽流（紫色、橙色、黄色）。彩虹色是来自前面图像中相应点的光谱指纹。图中的蓝线（右）显示了EMIT检测到的甲烷指纹；红线是基于大气模拟的预期指纹。资料来源：NASA/JPL-Caltech

例如，该仪器在二叠纪盆地的新墨西哥州卡尔斯巴德东南方向检测到一个长约2英里（3.3公里）的羽流。二叠纪盆地是世界上最大的油田之一，横跨新墨西哥州东南部和德克萨斯州西部的部分地区。

在土库曼斯坦，EMIT从里海港口城市哈扎尔以东的石油和天然气基础设施中发现了12个羽流。向西吹，一些羽流延伸超过20英里（32公里）。

该小组还确定了伊朗德黑兰南部的一个甲烷羽流，至少有3英里（4.8公里）长，来自一个主要的废物处理厂。甲烷是一种分解的副产品，而垃圾填埋场可能是一个主要来源。

科学家们估计，二叠纪遗址的流速约为每小时40,300磅（18300公斤），土库曼斯坦的来源总共为每小时111,000磅（50400公斤），而伊朗的遗址为每小时18700磅（8500公斤）。

谁是最大的甲烷排放者？

据估计，中国、美国、俄罗斯、印度、巴西、印度尼西亚、尼日利亚和墨西哥占所有人为甲烷排放量的近一半。这些国家的主要甲烷排放源差别很大。例如，中国的一个主要甲烷排放源是煤炭生产，而俄罗斯的大部分甲烷排放来自天然气和石油系统。美国人类活动的最大甲烷排放源是石油和天然气系统、牲畜肠道发酵和垃圾填埋场。

土库曼斯坦的这些来源加起来的流量与2015年艾莉索峡谷的天然气泄漏相似，该泄漏有时每小时超过11万磅（5万公斤）。洛杉矶地区的灾难是美国历史上最大的甲烷释放之一。

通过从空间站的有利位置进行广泛、重复的覆盖，EMIT将有可能发现数百个超级发射器--其中一些是以前通过空中、太空或地面测量发现的，还有一些是未知的。

"随着EMIT继续勘察地球，它将观察到以前没有人想到要寻找温室气体排放物的地方，它将发现没有人想到的羽状物，"JPL的EMIT首席研究员罗伯特-格林说。

EMIT是研究地球的一类新的空间成像光谱仪中的第一个。其中一个例子是碳卷流成像仪（CPM），这是一个在JPL开发的仪器，旨在探测甲烷和二氧化碳。JPL正在与一个非营利组织Carbon Mapper以及其他合作伙伴合作，在2023年底发射两颗配备CPM的卫星。

关于任务的更多信息

EMIT是从美国宇航局科学任务局地球科学部下的地球风险仪器-4招标中选出的，由美国宇航局喷气推进实验室（JPL）开发，该实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院（Caltech）为该机构管理。它于2022年7月14日从佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心搭乘SpaceX龙式补给飞船发射。该仪器的数据将被送到美国宇航局的陆地进程分布式主动存档中心（DAAC），供其他研究人员和公众使用。

国际空间站承载着美国国家航空航天局地球科学的七台仪器，它们为了解我们不断变化的星球提供了新的信息。