Инструмент, созданный в Лаборатории реактивного движения NASA для картирования минералов на Земле, помогает изучать качество воды. В недавнем исследовании выяснилось, что прибор EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) обнаружил признаки сточных вод в воде на пляже в Южной Калифорнии.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Science of The Total Environment, изучили большой шлейф сточных вод в устье реки Тихуана к югу от Империал-Бич недалеко от Сан-Диего.
Каждый год миллионы галлонов очищенных и неочищенных сточных вод попадают в реку, которая несёт загрязняющие вещества через населённые пункты и национальный заповедник на границе США и Мексики, прежде чем впадает в Тихий океан. Загрязнённые прибрежные воды могут влиять на здоровье людей — от посетителей пляжей до курсантов ВМС США — и наносить вред морским экосистемам, рыболовству и дикой природе.
Как EMIT помогает отслеживать качество воды
В течение десятилетий учёные отслеживали проблемы с качеством воды, такие как вредоносные цветения водорослей, с помощью спутниковых приборов, которые анализируют цвет океана. Оттенки от ярко-красного до ярко-зелёного могут указывать на присутствие водорослей и фитопланктона. Но другие загрязняющие вещества и вредные бактерии сложнее отслеживать, поскольку их труднее различить с помощью традиционных спутниковых датчиков.
Здесь на помощь приходит EMIT. Гипероспектральный прибор NASA вращается вокруг Земли на борту Международной космической станции, наблюдая за солнечным светом, отражающимся от планеты внизу. Его усовершенствованные оптические компоненты разделяют видимые и инфракрасные волны на сотни цветовых полос. Анализируя каждый пиксель спутниковой сцены попиксельно с более высоким пространственным разрешением, учёные могут определить, какие молекулы присутствуют, основываясь на их уникальном спектральном «отпечатке».
Учёные сравнили наблюдения EMIT за шлейфом реки Тихуана с пробами воды, которые они исследовали на месте. И EMIT, и наземные приборы обнаружили спектральный отпечаток, указывающий на фикоцианин — пигмент цианобактерий, организма, который может вызывать заболевания у людей и животных, которые его проглатывают или вдыхают.
Потенциал EMIT для мониторинга качества воды
Многие посетители пляжей уже знакомы с онлайн-панелями мониторинга качества воды, которые часто полагаются на образцы, собранные в полевых условиях, сказала Кристина Ли, учёный из JPL в Южной Калифорнии и соавтор исследования. Она отметила потенциал EMIT для дополнения этих усилий.
«С орбиты вы можете увидеть, что шлейф сточных вод распространяется на те места, где вы не брали пробы», — сказала Ли. «Это как диагностика в кабинете врача, которая говорит вам: «Эй, давайте посмотрим на это поближе».
Ведущий автор Ева Скривнер, докторант Университета Коннектикута, сказала, что результаты «показывают своего рода «дымящийся пистолет» сточных вод в шлейфе реки Тихуана». Скривнер, которая возглавляла исследование в Государственном университете Сан-Диего, добавила, что EMIT может быть полезен для заполнения пробелов в данных вокруг сильно загрязнённых участков, где традиционный отбор проб воды занимает много времени и средств.
Технология, лежащая в основе EMIT, называется визуализирующей спектроскопией, которая была впервые разработана в JPL в 1980-х годах. Спектрометры визуализации, разработанные в JPL за десятилетия, использовались для поддержки различных областей, от сельского хозяйства до лесного хозяйства и пожаротушения.
Когда EMIT был запущен в июле 2022 года, его единственной целью было картирование минералов и пыли в пустынных регионах Земли. Та же чувствительность позволила ему обнаружить пигменты фикоцианина у побережья Калифорнии.
Скривнер не ожидала, что прибор, изначально предназначенный для исследования суши, сможет дать представление о воде. «Тот факт, что результаты EMIT у побережья согласуются с измерениями на местах, убедителен для учёных, изучающих водные ресурсы», — сказала она. «Это действительно захватывающе».
Предоставлено NASA