作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2024/2/4 18:51:03
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耗资近10亿美元!NASA新卫星监测海洋浮游生物

 

美国宇航局(NASA)耗资9.64亿美元打造的“浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统”(PACE)卫星,将不早于2月6日搭乘猎鹰9号火箭从美国卡纳维拉尔角发射升空。该卫星进入预定轨道后,将每两天对整个地球进行一次扫描,监测海洋中的浮游生物以及漂浮在海洋上空的细颗粒物,这对于研究全球气候变化至关重要。

NASA的一颗新卫星将每两天对整个地球进行一次扫描,追踪海洋浮游生物及其上空颗粒的变化。图片来源:NASA概念图像实验室

海洋中的浮游生物、藻类和细菌在吸收大量二氧化碳的同时,还产生了地球上50%的氧气。但几十年来,地球观测卫星一直无法将组成这些绿色黏稠物的众多物种区分开来。这也阻碍了研究浮游生物如何对气候造成影响。

而PACE卫星即将改变这一状况。据《科学》报道,PACE卫星的主要仪器是NASA首个执行重大地球科学任务的“高光谱”成像仪。该仪器并不是像人眼视锥细胞那样,只能感知红、绿、蓝3种颜色,而是将光分成200多个通道,其中包括多种深浅不一的绿色,从而根据浮游生物的物种和栖息地呈现的不同绿色而将它们加以区分。

“轨道上本来只有一盒仅8支颜色的蜡笔,而有了PACE,我们将得到一盒200种不同颜色的蜡笔。”NASA戈达德太空飞行中心的首席研究员Jeremy Werdell说。

美国鲍登学院的光学海洋学家Collin Roesler说,通过研究浮游生物物种,PACE有助于回答一个关键的气候问题。大型浮游生物在较冷水域占主导地位,是碳储存的堡垒。这些非常大的细胞会被大型浮游动物吃掉,然后通过排泄物排出。后者中的碳更有可能到达海底并被安全地封存起来。在低纬度较温暖的水域,较小的浮游生物茁壮成长,但它们排泄物中的碳往往会被微生物吞噬,最终排放回大气。模型表明,随着全球变暖,这些较小的浮游生物可能会向两极扩张,而PACE可以看到这些担忧是否属实。

PACE敏锐的色觉还能帮助追踪人类对湖泊、河流和海岸线的影响,将自然物种与污水或化肥径流中的细菌及溶解有机物区分开来。它还将探索海洋中数公里宽的湍流漩涡,在推动浮游生物及其所依赖的营养物质运动方面所起的作用。

这颗卫星还将研究气候中另一个关键因素:将约90%的太阳光反射到太空的小气溶胶颗粒和云。NASA戈达德空间研究所PACE项目负责人Brian Cairns说,新卫星携带了两个小巧但功能强大的偏振仪,通过识别颗粒的类型、大小和丰度,这两台偏振仪应该可以填补气溶胶清单,包括难以捉摸的气溶胶,如海洋上空的海雾。这些仪器还将显示气溶胶如何影响云的生长和寿命,这可能会影响气候变暖的速度。研究人员目前正在争论,更清洁的航运燃料在多大程度上抑制了海洋上空反射云的形成,从而加剧了全球变暖。

PACE 的主要仪器可以使用10年或更长时间,它使观测海洋浮游生物的能力几乎达到了研究人员在实验室里所能达到的水平。

 
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