Pequeñas partículas, grandes impactos en el tiempo y clima

Llevado por el viento a través de continentes y océanos, el polvo hace más que nublar los cielos, congestionar los pulmones y dejar una película en los parabrisas. También conocido como polvo mineral o polvo del desierto, puede influir en el tiempo, clima, acelerar el deshielo y fertilizar las plantas en la tierra y en el océano. Las partículas del norte de África pueden viajar miles de kilómetros alrededor del mundo, provocando floraciones de fitoplancton, sembrando las selvas amazónicas con nutrientes y cubriendo algunas ciudades estadounidenses con un velo de arena mientras absorben y dispersan la luz solar.

El polvo mineral y la misión EMIT

La misión Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) de la NASA, que se podría lanzar en junio de 2022, tiene como objetivo profundizar la comprensión de los investigadores sobre estas partículas finas de suelo, limo y arcilla de los desiertos de la Tierra y, en última instancia, cómo afectan el clima.

Usando tecnología de espectrómetro de imágenes desarrollada en JPL, EMIT mapeará la composición de la superficie de los minerales en las regiones productoras de polvo de la Tierra, ayudando a los científicos del clima a comprender mejor el impacto de las partículas de polvo en el aire en el calentamiento y enfriamiento de la atmósfera terrestre. Crédito del video: NASA/JPL-Caltech

El polvo más oscuro y rico en hierro absorbe el calor del Sol y calienta el aire circundante, mientras que las partículas de color más claro, ricas en arcilla, hacen lo contrario. “Diferentes tipos de polvo tienen diferentes propiedades: son ácidos, básicos, de color claro, oscuros, que determinan cómo interactúan las partículas con la atmósfera de la Tierra, así como con su tierra, agua y organismos”, dijo Robert O. Green, investigador principal de EMIT e investigador desde hace mucho tiempo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Con los datos de EMIT, agregó, "estaremos en camino de mapear las regiones de origen de polvo del mundo y comprender cómo el polvo calienta y enfría el planeta, así como también cómo eso podría cambiar en escenarios climáticos futuros".

Los investigadores de la NASA y otros lugares se han centrado durante mucho tiempo en el vuelo del polvo, un viaje que puede durar horas o semanas, según el tamaño de las partículas. Sus impactos atmosféricos están incluidos en los modelos climáticos, pero no está claro si el polvo tiene un efecto neto de calentamiento o enfriamiento en el planeta, y cómo esto está cambiando con el tiempo.

La incertidumbre proviene de la falta de datos sobre la composición del polvo, dijo Natalie Mahowald, investigadora principal adjunta de EMIT y científica del sistema terrestre en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. El conocimiento que tienen los investigadores proviene de menos de 5000 sitios de muestreo que se encuentran principalmente en áreas agrícolas, donde la información detallada del suelo puede servir para fines agrícolas o comerciales. Debido a que pocos cultivos crecen en los desiertos, las regiones productoras de polvo del mundo tienden a estar submuestreadas, por lo que los científicos deben asumir la composición del polvo en sus simulaciones por computadora, que combinan datos de la tierra, el agua y el aire para modelar los cambios climáticos.

“Normalmente, en los modelos climáticos, modelamos el polvo como amarillo, el color promedio de todos los tipos de polvo, pero si alguna vez ha ido a una región desértica, sabrá que la arena no es del mismo color”, dijo Mahowald. “Entonces, esta suposición de que es uniforme en todo el mundo no refleja lo que está sucediendo en la realidad”.

Monitorizando los orígenes del polvo

EMIT debería mejorar ese escenario. Desde su posición a bordo de la Estación Espacial Internacional, el espectrómetro de imágenes de última generación mapeará las fuentes de polvo mineral del mundo, recopilando información sobre el color y la composición de las partículas a medida que el instrumento orbita sobre regiones secas y con escasa vegetación.

EMIT se centrará en 10 importantes variedades de polvo, incluidas las que contienen óxidos de hierro, cuyos tonos rojo oscuro pueden causar un fuerte calentamiento de la atmósfera. Saber qué tipos de polvo prevalecen en la superficie de cada región proporcionará nueva información sobre la composición de las partículas levantadas y transportadas por el aire. Con estos conocimientos, los científicos del clima pueden perfeccionar su comprensión de los efectos climáticos regionales y globales del polvo mineral.

“Hay mucha variabilidad en las emisiones de polvo: cada segundo hay cierta variabilidad debido a los cambios en el viento o la lluvia, y hay una variabilidad estacional, anual ya largo plazo”, dijo Mahowald. “EMIT proporcionará información sobre las regiones de origen del polvo, que combinamos con otra información atmosférica y climática para evaluar los cambios en las emisiones y comprender mejor lo que ha estado sucediendo en el pasado y lo que sucederá en el futuro”.

EMIT recopilará información sobre el color y la composición de los minerales superficiales en las regiones secas del mundo, resaltadas en este mapa. Los datos ayudarán a los científicos del clima a comprender mejor cómo el polvo en el aire influye en la temperatura del aire, el tiempo y el clima.

Más de mil millones de medidas

El espectrómetro de EMIT recibe la luz solar reflejada desde la Tierra, luego la divide en cientos de colores distintos y la registra en una cuadrícula de detectores de luz. La cuadrícula tiene 1.280 columnas, cada una con 480 elementos, y cada columna es efectivamente su propio espectrómetro, que lee los colores de un parche del tamaño de un campo de fútbol en la superficie de la Tierra. Juntos, los detectores del instrumento pueden escanear una franja de tierra de 80 kilómetros de ancho, a una velocidad de más de 7 kilómetros por segundo.

“Al principio, los científicos trabajaban con espectrómetros individuales”, dijo Green. “Ahora vamos a hacer volar de manera efectiva 1280 espectrómetros sobre la superficie de la Tierra, cada uno de los cuales recopilará cientos de mediciones por segundo”.

EMIT entregará más de mil millones de nuevas mediciones durante su misión. Debido a que cada tipo de polvo tiene una firma única que refleja la luz, los investigadores podrán determinar la composición mineral y química de las sustancias en la superficie.

La precisión de esas observaciones hará que el instrumento de EMIT sea uno de los espectrómetros de imágenes orientados hacia la Tierra más sofisticados jamás instalados en el espacio.

Más sobre la misión

EMIT se está desarrollando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que Caltech administra para la agencia en Pasadena, California. Se lanzará desde el Centro Espacial Kennedy en Florida a la Estación Espacial Internacional a bordo de la 25ª misión comercial de servicios de reabastecimiento de SpaceX para la NASA. Una vez que EMIT comience a operar, sus datos se entregarán al Centro de Archivo Activo Distribuido de Procesos Terrestres (DAAC) de la NASA para que los utilicen otros investigadores y el público.

Para obtener más información sobre la misión, visite esta página.

NASA