بطل ناسا غير المتوقع في أزمة المناخ

يعد حرق الغاز، الذي يتم فيه حرق الغاز الطبيعي الزائد عمداً في الهواء، إحدى الطرق التي يتم بها إطلاق غاز الميثان من منشآت النفط والغاز. أثبتت مهمة EMIT التابعة لناسا، والتي تعمل منذ أكثر من عام، قدرتها على اكتشاف انبعاثات غاز الميثان والغازات الدفيئة الأخرى من الفضاء.

منذ إطلاقه قبل 16 شهرًا، أصبح مطياف التصوير EMIT الموجود على متن المركبة الفضائية محطة الفضاء الدولية أظهر القدرة على اكتشاف أكثر بكثير من مجرد المعادن السطحية.

بعد مرور أكثر من عام على اكتشاف أعمدة غاز الميثان لأول مرة من موقعه على متن محطة الفضاء الدولية (ISS)، يتم الآن استخدام البيانات المستمدة من أداة EMIT التابعة لوكالة ناسا لتحديد انبعاثات المصدر النقطي للغازات الدفيئة بمهارة فاجأت حتى مصمميها.

تنبعث منها المهمة والقدرات

تم إطلاق EMIT، وهو اختصار لعبارة “التحقيق في مصدر الغبار المعدني لسطح الأرض”، في يوليو 2022 لرسم خريطة لعشرة معادن رئيسية على سطح المناطق القاحلة حول العالم. هذه الملاحظات المتعلقة بالمعادن، والتي هي متاحة بالفعل ل الباحثين والجمهور، سوف يساهمون في فهم أفضل لكيفية تأثير الغبار المنبعث في الغلاف الجوي على المناخ.

لم يكن اكتشاف غاز الميثان جزءًا من المهمة الأساسية لـ EMIT، لكن مصممي الأداة توقعوا أن يتمتع مطياف التصوير بالقدرة. واليوم، مع تحديد أكثر من 750 مصدرًا للانبعاثات منذ أغسطس 2022 – بعضها صغير، والبعض الآخر يقع في مواقع نائية، والبعض الآخر مستمر مع مرور الوقت – فقد حققت الأداة أكثر من ما قدمته في هذا الصدد، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في المجلة. تقدم العلماء.

حددت EMIT مجموعة مكونة من 12 عمودًا من غاز الميثان في منطقة مساحتها 400 كيلومتر مربع بجنوب أوزبكستان في الأول من سبتمبر 2022. والتقطت الأداة العنقود في لقطة واحدة، أطلق عليها الباحثون مشهدًا. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

انبعاثات الميثان وتغير المناخ

قال أندرو ثورب، خبير تكنولوجيا الأبحاث في الفريق العلمي لـ EMIT التابع للمعهد: “في البداية كنا حذرين بعض الشيء بشأن ما يمكننا فعله بالأداة”. ناسامن مختبر الدفع النفاث في جنوب كاليفورنيا والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة. “لقد تجاوز توقعاتنا.”

ومن خلال معرفة مصدر انبعاثات غاز الميثان، تتاح الفرصة لمشغلي مدافن النفايات والمواقع الزراعية ومنشآت النفط والغاز وغيرهم من منتجي الميثان لفعل شيء حيالها. إن تتبع انبعاثات غاز الميثان التي يتسبب فيها الإنسان أمر ضروري للحد من تغير المناخ، لأنه يقدم نهجا سريعا وغير مكلف نسبيا للحد من الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي. ويظل الميثان في الغلاف الجوي لنحو عقد من الزمن، ولكن خلال تلك الفترة يكون أقوى بما يصل إلى 80 مرة في حبس الحرارة من ثاني أكسيد الكربون، الذي يبقى لقرون.

عندما تثير الرياح القوية في إحدى القارات الغبار الصخري المعدني (مثل الكالسيت أو الكلوريت)، يمكن للجسيمات المحمولة جواً أن تنتقل آلاف الأميال وتؤثر على قارات مختلفة تمامًا. يمكن للغبار المحمول جواً أن يدفئ أو يبرد الغلاف الجوي وسطح الأرض. إن تأثير التسخين أو التبريد هذا هو محور مهمة التحقيق في مصدر الغبار المعدني لسطح الأرض (EMIT) التابعة لناسا. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

نتائج مذهلة

لقد أثبتت EMIT فعاليتها في اكتشاف مصادر الانبعاثات الكبيرة (عشرات الآلاف من رطل الميثان في الساعة) والصغيرة بشكل مدهش (تصل إلى مئات الجنيهات من الميثان في الساعة). وهذا أمر مهم لأنه يساعد في تحديد المزيد من “الانبعاثات الفائقة” ــ المصادر التي تنتج حصصاً غير متناسبة من إجمالي الانبعاثات.

توثق الدراسة الجديدة كيف يمكن لـ EMIT، بناءً على أول 30 يومًا من الكشف عن الغازات الدفيئة، مراقبة 60 إلى 85 بالمائة من أعمدة غاز الميثان التي تُرى عادةً في الحملات الجوية.

في زاوية نائية بجنوب شرق ليبيا، اكتشف EMIT عمودًا من غاز الميثان في 3 سبتمبر 2022 كان ينبعث منه حوالي 979 رطلاً (444 كيلوجرامًا) في الساعة. إنه أحد أصغر المصادر التي تم اكتشافها حتى الآن بواسطة الجهاز. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

مقارنة مع الكشف المحمولة جوا

على ارتفاع عدة آلاف من الأقدام فوق سطح الأرض، تكون أدوات الكشف عن غاز الميثان على متن الطائرات أكثر حساسية، ولكن لضمان إرسال طائرة، يجب إعلام الباحثين مسبقًا بأنهم سيكتشفون غاز الميثان. لا يتم فحص العديد من المناطق لأنها تعتبر بعيدة جدًا أو محفوفة بالمخاطر أو باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحملات التي يتم إجراؤها تغطي مناطق محدودة نسبيًا ولفترات زمنية قصيرة.

من ناحية أخرى، وعلى ارتفاع حوالي 400 كيلومتر في المحطة الفضائية، تقوم EMIT بجمع البيانات على مساحة واسعة من الكوكب، وخاصة المناطق القاحلة الواقعة بين خطي عرض 51.6 درجة شمالًا وجنوبًا. يلتقط مقياس الطيف التصويري صورًا بمساحة 80 كيلومترًا في 80 كيلومترًا من السطح – يطلق عليها الباحثون اسم “المشاهد” – بما في ذلك العديد من المناطق التي كانت خارج نطاق الأجهزة المحمولة جواً.

وقال روبرت أو جرين، الباحث: “إن عدد وحجم أعمدة الميثان التي تم قياسها بواسطة EMIT حول كوكبنا مذهل”. مختبر الدفع النفاث عالم أبحاث كبير وباحث رئيسي في EMIT.

يُظهر مقطع الفيديو هذا بفاصل زمني الذراع الروبوتية Canadarm2 التابعة لمحطة الفضاء الدولية وهي تقوم بمناورة مهمة EMIT التابعة لناسا خارج المحطة. استخراج اسباس اكس انطلقت المركبة الفضائية Dragon حوالي الساعة 5:15 مساءً بتوقيت المحيط الهادئ يوم 22 يوليو وانتهت الساعة 10:15 صباحًا بتوقيت المحيط الهادئ يوم 24 يوليو. تم حذف بعض أجزاء التثبيت، بينما تم تسريع أجزاء أخرى. الائتمان: ناسا

الكشف عن المشهد تلو الآخر

للمساعدة في تحديد المصادر، يقوم فريق EMIT العلمي بإنشاء خرائط لأعمدة الميثان ونشرها على موقع ويب. موقع إلكترونيمع البيانات الأساسية المتوفرة في مركز الأرشيف النشط الموزع لعمليات الأرض للمسح الجيولوجي المشترك بين ناسا والولايات المتحدة (إل بي-داك). البيانات من المهمة متاحة للاستخدام من قبل الجمهور والعلماء والمنظمات.

منذ أن بدأت EMIT في جمع الملاحظات في أغسطس 2022، قامت بتوثيق أكثر من 50000 مشهد. رصدت الأداة مجموعة من مصادر الانبعاثات في منطقة نادرًا ما تمت دراستها جنوب أوزبكستان في 1 سبتمبر 2022، تم اكتشاف 12 عمودًا من غاز الميثان يبلغ إجماليها حوالي 49734 رطلاً (22559 كيلوجرامًا) في الساعة.

بالإضافة إلى ذلك، رصدت الأداة أعمدة أصغر بكثير من المتوقع. تم التقاطها في زاوية نائية من جنوب شرق ليبيا في 3 سبتمبر 2022، كان أحد أصغر المصادر حتى الآن هو انبعاث 979 رطلاً (444 كيلوجرامًا) في الساعة، بناءً على تقديرات سرعة الرياح المحلية.

المرجع: “تعيين مصادر فردية لانبعاثات الميثان وثاني أكسيد الكربون باستخدام ملاحظات EMIT من الفضاء” بقلم Andrew K. Thorpe، Robert O. Green، David R. Thompson، Philip G. Brodrick، John W. Chapman، Clayton D. Elder، Itziar إيراكوليس-لويتكسات، دانييل إتش. كوزورث، ألانا ك. أياسي، رايلي إم دورين، كريستيان فرانكينبيرج، لويس غوانتر، جون آر. ووردن، فيليب إي. دينيسون، دار إيه روبرتس، ك. دانا تشادويك، مايكل إل إيستوود، جاي إي. فاهلين وتشارلز إي. ميلر، 17 نوفمبر 2023، تقدم العلماء.
دوى: 10.1126/sciadv.adh2391

تعرف على المزيد حول مهمة EMIT

تم اختيار EMIT بموجب التماس Earth Venture Instrument-4 من قسم علوم الأرض في مديرية المهام العلمية التابعة لناسا وتم تطويره في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، والذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا. تتوفر بيانات الأداة في مركز الأرشيف النشط الموزع للعمليات الأرضية التابع لناسا ليستخدمها الباحثون الآخرون والجمهور.