NASA виявило стічні води з космосу за допомогою інструменту EMIT

Інструмент, розроблений у Лабораторії реактивного руху NASA для картографування мінералів на Землі, тепер розкриває підказки про якість води. Нещодавнє дослідження показало, що EMIT (Дослідження джерел мінерального пилу земної поверхні) зміг виявити ознаки стічних вод у воді біля пляжу Південної Каліфорнії.

Автори дослідження вивчили велику шлейф стічних вод у гирлі річки Тіхуана, на південь від Імперського пляжу поблизу Сан-Дієго. Щороку мільйони галонів очищених та неочищених стічних вод потрапляють у річку, яка переносить забруднювачі через громади та національний заповідник на кордоні США та Мексики, перш ніж впадати в Тихий океан. Забруднені прибережні води, як відомо, впливають на здоров'я людей — від відвідувачів пляжів до курсантів ВМС США — та завдають шкоди морським екосистемам, рибальству та дикій природі.

Протягом десятиліть науковці відстежували проблеми якості води, такі як шкідливе цвітіння водоростей, використовуючи супутникові інструменти, які аналізують колір океану. Відтінки, що варіюються від яскраво-червоного до яскраво-зеленого, можуть виявити присутність водоростей та фітопланктону. Але інші забруднювачі та шкідливі бактерії важче відстежувати, оскільки їх складніше розрізнити за допомогою традиційних супутникових датчиків.

Саме тут з'являється EMIT. Гіперспектральний інструмент NASA обертається навколо Землі на борту Міжнародної космічної станції, спостерігаючи за сонячним світлом, що відбивається від планети внизу. Його передові оптичні компоненти розділяють видимі та інфрачервоні довжини хвиль на сотні кольорових смуг. Аналізуючи кожну сцену супутника піксель за пікселем з більш тонкою просторовою роздільною здатністю, науковці можуть розрізнити, які молекули присутні, на основі їх унікального спектрального «відбитка».

Науковці порівняли спостереження EMIT за шлейфом річки Тіхуана з пробами води, які вони перевірили на землі. І EMIT, і наземні інструменти виявили спектральний відбиток, що вказує на фікоціанін — пігмент у ціанобактеріях, організмі, який може викликати захворювання у людей та тварин, які його вживають або вдихають.

Крістін Лі, науковець з Лабораторії реактивного руху у Південній Каліфорнії та співавтор дослідження, зазначила, що багато відвідувачів пляжів уже знайомі з онлайн-панелями якості води, які часто покладаються на зразки, зібрані в польових умовах. Вона відзначила потенціал EMIT доповнити ці зусилля.

«З орбіти ви можете дивитися вниз і бачити, що шлейф стічних вод поширюється в місця, які ви не відбирали», — сказала Лі. «Це як діагностика в кабінеті лікаря, яка говорить вам: „Гей, давайте подивимося на це уважніше“».

Головний автор Ева Скрівнер, докторантка Університету Коннектикуту, сказала, що результати «показують своєрідний „димний пістолет“ для стічних вод у шлейфі річки Тіхуана». Скрівнер, яка очолювала дослідження, перебуваючи в Університеті штату Сан-Дієго, додала, що EMIT може бути корисним для заповнення прогалин у даних навколо інтенсивно забруднених ділянок, де традиційне відбирання проб води займає багато часу та грошей.

Технологія, що лежить в основі EMIT, називається спектроскопією зображень, яка була розроблена в Лабораторії реактивного руху у 1980-х роках. Спектрометри зображень, розроблені в Лабораторії реактивного руху протягом десятиліть, використовувалися для підтримки областей від сільського господарства до здоров'я лісів та пожежогасіння.

Коли EMIT був запущений у липні 2022 року, він був спрямований виключно на картографування мінералів та пилу в пустельних регіонах Землі. Та сама чутливість дозволила йому помітити пігменти фікоціаніну біля узбережжя Каліфорнії.

Скрівнер не очікувала, що інструмент, спочатку присвячений дослідженню суші, може розкрити уявлення про воду. «Той факт, що результати EMIT над узбережжям узгоджуються з вимірюваннями в польових умовах, є переконливим для вчених, що займаються водою», — сказала вона. «Це справді захоплююче».