地球表面的矿物尘埃是重要的气候因素，可以反射或吸收太阳的辐射，影响大气和地球表面的温度。 然而，由于缺乏关于矿物尘埃来源区域的准确信息，科学家很难准确评估它们在气候变化中的作用。 为了解决这个问题，美国国家航空航天局 （NASA） 于 2022 年启动了一项名为 EMIT 的任务，使用成像光谱仪对地球干旱地区的国际空间站 （ISS） 的矿物尘埃进行高分辨率观测。 EMIT是地球表面矿物尘埃来源调查的缩写，是由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室（JPL）开发的一种创新仪器，它根据不同矿物反射和吸收光的方式识别地球表面的矿物成分。 这项任务满足了气候科学家获得地球表面矿物成分更详细的信息的重要需求，也为其他领域的研究提供了新的数据来源。
EMIT任务的主要目标是绘制地球干旱地区10种关键矿物的分布图，这些矿物在沙尘暴中悬浮到空气中时会影响气候。 这些矿物包括赤铁矿、鹅铁矿、高岭石、石英、方解石、白云石、绿泥石、蒙脱石、伊利石和长石。 EMIT 使用截至 2023 年 11 月的数据创建了第一张地球干旱地区赤铁矿、鹅铁矿和高岭石的全球地图。 这三种矿物是该任务研究的10种关键物质之一，这些物质被认为会影响气候变化。 赤铁矿是一种富含氧化铁的矿物，其颜色从红色到棕色不等，它吸收太阳的能量，使周围的空气变暖。 葛色是一种含有硫化铁的矿物，颜色从黄色到棕色不等，它也可以吸收太阳的能量，但不如赤铁矿那么强烈。 高岭石是一种白色或灰色的粘土矿物，可以反射太阳的能量并冷却空气。
EMIT 从大约 250 英里（410 公里）的高度测量地球表面，并扫描地面上的地质学家或飞机携带的仪器无法测量的广阔区域，但它有效地实现了相同的细节水平。 EMIT 的成像光谱仪可以捕获 242 种不同波长的光，从可见光到近红外线，可以表征表面的矿物。 EMIT的数据分辨率为30米，这意味着它可以区分足球场大小的区域内的矿物差异。 迄今为止，该任务已在其研究区域拍摄了超过55,000张图像"场景"地球表面的 50 x 50 英里（80 x 80 公里）图像，包括地球中部 6,900 英里（11,000 公里宽）区域内的干旱地区。 总而言之，这些场景包括数十亿次测量，足以绘制地球表面的组成。
EMIT任务的数据不仅将帮助科学家了解矿物在地表的分布，还将帮助他们评估矿物尘埃对气候和生态系统的影响。 矿物尘埃是一种重要的气溶胶，可以直接或间接影响地球的能量平衡。 直接撞击是指矿物尘埃可以反射或吸收太阳的辐射，从而影响大气和地球表面的温度。 间接影响是指矿物尘埃会影响云的形成和性质，从而影响降水和辐射。 然而，目前尚不清楚这些效应是否会产生净变暖或净降温效应。 这取决于矿物尘埃的成分、大小、形状、分布和光学特性，以及它们与其他气溶胶和云的相互作用。 EMIT任务首次提供了地球尘埃源区域的矿物图，使科学家能够模拟这些颗粒在气候变化中的作用。
纽约州伊萨卡市康奈尔大学的地球系统科学家、EMIT的副首席研究员Natalie Mahowald说："我们将把新地图放入我们的气候模型中。 由此，我们将知道气溶胶吸收热量和反射热量的比例比我们过去知道的要大得多。 "她还表示，EMIT的数据可以帮助科学家更好地了解矿物尘埃对云的影响，因为不同的矿物尘埃可以充当云凝结核，促进或抑制云的形成。 此外，EMIT的数据还可以帮助科学家评估矿物尘埃对地球辐射强迫的不确定性，这是衡量气候变化的指标。
除了使用EMIT的矿物数据来改进地球的气候建模外，科学家们还可以利用这些信息来研究尘埃对尘埃落下的生态系统的影响。 有确凿的证据表明，沉积在海洋中的颗粒会刺激浮游植物大量繁殖，从而对水生生态系统和地球的碳循环产生影响。 科学家还发现，源自南美洲安第斯山脉以及北非和撒哈拉沙漠的矿物尘埃也对亚马逊雨林的生长和生物多样性产生重要影响，因为它们可以为贫瘠的土壤提供养分。 EMIT的数据可以帮助科学家量化这些过程，并评估未来气候变化对它们的影响。
EMIT任务展示了成像光谱学的潜力 EMIT任务不仅为气候科学提供了有价值的数据，而且还展示了成像光谱学的潜力。 成像光谱仪是一种能够同时测量多个波长的光，揭示物质的化学和物理性质的仪器。 EMIT是第一个使用成像光谱仪从国际空间站观察地球表面的任务，其分辨率和覆盖范围比以前的任何类似任务都高。 EMIT的成像光谱仪由位于南加州的NASA喷气推进实验室（JPL）开发，是一种创新仪器，可根据不同矿物反射和吸收光的方式识别地球表面的矿物成分。 EMIT的数据将免费提供给广泛的研究人员，也为未来的表面生物学和地质学（SBG）卫星任务奠定了基础，作为NASA地球系统天文台的一部分，该天文台是一组旨在应对气候变化的任务。
EMIT首席研究员兼JPL高级研究科学家Robert Green表示：“EMIT任务是成像光谱技术的一个里程碑，为我们提供了前所未有的地球表面细节，这对于理解气候变化的原因和后果至关重要。 我们希望EMIT的数据能够激发更多的科学探索，也为我们的星球提供更多的保护。 EMIT绘制了全球矿物粉尘源区域的地图