El impacto del polvo del desierto sobre el clima
Debido a que los desiertos se encuentran en regiones remotas y con condiciones inhóspitas, son notoriamente difíciles de estudiar, especialmente cuando se evalúa su efecto sobre el cambio climático.
Una nueva colaboración de $ 60 millones entre la NASA y la Universidad de Cornell, con contribuciones de otras universidades y laboratorios, resuelve ese problema viajando aún más lejos: al espacio.
El proyecto "Earth surface Mineral dust source InvesTigation", o EMIT, combina la tecnología de la NASA con la investigación de Cornell para hacer ciencia con un instrumento avanzado montado en la Estación Espacial Internacional dirigido a las regiones desérticas de todo el mundo.
Usando métodos de espectroscopía de imágenes, el instrumento medirá la composición del suelo y mineral del polvo del desierto, también conocidos como aerosoles minerales, por lo que los modelos construidos por científicos de Cornell pueden determinar cómo este polvo está afectando el clima.
Los aerosoles minerales son partículas de tierra suspendidas en la atmósfera, después de ser levantadas desde regiones áridas y sin vegetación que se ven sometidas a fuertes vientos.
El color, el tamaño y la química de estos aerosoles pueden tener un rango de efectos sobre la radiación atmosférica, es decir, la energía que la Tierra absorbe o emite. Por ejemplo, se sabe que el polvo de cuarzo claro enfría el clima al reflejar la luz solar, mientras que el polvo de óxido de hierro, que es de color rojo oscuro, lo calienta a través de la absorción de la luz solar.
En los últimos años, Natalie Mahowald, profesora de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera e investigadora principal adjunta del proyecto, ha trabajado con sus alumnos para crear modelos de polvo del desierto y estudiar sus diferentes impactos climáticos y de salud. Sin embargo, su investigación se ha visto obstaculizada por la falta de buenos conjuntos de datos.
"La NASA ha estado desarrollando nuevos espectrómetros que producen mapas detallados de la composición del suelo, que es exactamente lo que necesitamos", dijo Mahowald, quien trabaja como director de la facultad de medio ambiente para el Centro Atkinson para un Futuro Sostenible.
"Tomaremos estos mapas y luego modelaremos la distribución del polvo, así como los diferentes componentes químicos. A partir de eso, podemos calcular si el polvo está calentando o enfriando el planeta. Es una convergencia en el desarrollo de la tecnología y el desarrollo de las preguntas científicas que hacen que este sea un proyecto realmente convincente”.
Los desiertos son una aplicación ideal para esta tecnología, dijo Mahowald, porque la falta de cobertura de nubes hace que sea fácil observarlos desde el espacio. Y el proyecto es particularmente relevante porque la cantidad de polvo del desierto en la atmósfera está aumentando, posiblemente debido a la actividad humana o al cambio climático que causa una mayor aridez.
"La desesperación es un ingrediente clave de nuestras estimaciones actuales de la composición del polvo. Estamos limitados por las escasas mediciones de la composición mineral del suelo, por lo que optimizamos su extracción a regiones áridas en todo el mundo", dijo Ron Miller, científico del clima de la NASA Goddard, Instituto de Estudios Espaciales y Universidad de Columbia.
"EMIT proporcionará un millón de veces más mediciones, lo que nos brinda por primera vez información cuantitativa y casi mundial sobre la composición de las partículas del suelo que se transportan al aire".
La mayor parte del presupuesto de $ 60.7 millones se destinará al desarrollo y despliegue del espectrómetro de imágenes, que se está construyendo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA con la participación del equipo de Mahowald y otros co-investigadores para asegurar que el instrumento pueda capturar todos los datos que necesitan.
También se creará una base de datos que cataloga la composición de las regiones desérticas con una alta resolución espacial. Además de mostrar el impacto que el polvo del desierto tiene sobre el clima, estos datos también serán útiles para comprender cómo el polvo del desierto fertiliza los océanos y los ecosistemas terrestres y contribuye a la fusión de la nieve y el hielo. Y los datos ayudarán a los científicos a estudiar los cambios en la química en la atmósfera.
La investigación realizada por la ex estudiante graduada de Mahowald, Rachel Scanza, M.S. '14, Ph.D. '16, fue instrumental en la puesta en marcha del nuevo proyecto, dijo Mahowald. La mayoría de los modelos climáticos suponen que el polvo y los suelos son homogéneos en su composición a nivel mundial.
Como parte de su tesis en Cornell, Scanza modificó los modelos climáticos existentes para permitir que las diferentes composiciones de polvo se incluyan en los cálculos del modelo y mostró la importancia de estas diferencias para los impactos climáticos. Ahora es becaria postdoctoral en un laboratorio del Departamento de Energía de EE. UU.
El nuevo proyecto fue seleccionado de 14 propuestas consideradas en virtud de la iniciativa Earth Venture Instrument de la NASA, que financia pequeñas investigaciones específicas que complementan las misiones más grandes de la agencia.
"Hemos estado desarrollando espectrómetros de imágenes con tecnologías espaciales avanzadas para responder nuevas preguntas científicas en todo el sistema solar durante más de dos décadas. El espectrómetro de imágenes Moon Mineralogy Mapper descubrió compuestos de agua / hidroxilo en la superficie iluminada de la Luna en 2009", dijo Robert O. Green.