Cố ý đốt khí tự nhiên dư thừa vào không khí là một cách các cơ sở dầu khí giải phóng khí mê-tan. Sứ mệnh EMIT của NASA, hoạt động được hơn một năm, đã chứng tỏ khả năng phát hiện khí mê-tan và các khí thải nhà kính khác từ không gian. Kể từ khi ra mắt cách đây 16 tháng, Máy quang phổ hình ảnh EMIT trên Trạm vũ trụ quốc tế đã chứng minh khả năng phát hiện nhiều thứ hơn là chỉ các khoáng chất bề mặt.

Hơn một năm sau khi thiết bị EMIT của NASA lần đầu tiên phát hiện ra các luồng khí mê-tan trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), dữ liệu của nó hiện đang được sử dụng để xác định lượng phát thải khí nhà kính tại một nguồn điểm với trình độ thành thạo khiến ngay cả các nhà thiết kế của nó cũng phải ngạc nhiên.

EMIT là tên viết tắt của "Khảo sát nguồn bụi khoáng sản bề mặt trái đất". Nó sẽ được phóng vào tháng 7 năm 2022 và sẽ được sử dụng để lập bản đồ 10 khoáng sản chính trên bề mặt các khu vực khô cằn trên thế giới. Những quan sát liên quan đến khoáng sản này, đã được cung cấp cho các nhà nghiên cứu và công chúng, sẽ giúp hiểu rõ hơn về việc bụi bay vào khí quyển ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào.

Phát hiện khí mê-tan không phải là nhiệm vụ chính của EMIT, nhưng các nhà thiết kế thiết bị này hy vọng máy quang phổ hình ảnh sẽ có khả năng này. Giờ đây, theo một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science Advances, thiết bị này đã xác định được hơn 750 nguồn phát thải kể từ tháng 8 năm 2022. Một số nguồn nhỏ, một số ở những địa điểm xa xôi và một số tồn tại dai dẳng theo thời gian – điều mà thiết bị này đã làm rất tốt.

Vào ngày 1 tháng 9 năm 2022, EMIT đã phát hiện 12 luồng khí mê-tan trên diện tích 150 dặm vuông (400 km2) ở miền nam Uzbekistan. Các nhà nghiên cứu gọi nhạc cụ này là "Cảnh". Nguồn hình ảnh: NASA/JPL-Caltech

Lượng khí thải mêtan và biến đổi khí hậu

Andrew, chuyên gia công nghệ nghiên cứu thuộc Nhóm Khoa học EMIT tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California và là tác giả đầu tiên của bài viết này "Chúng tôi hơi bảo thủ về điều này nhạc cụ sẽ làm được và nó vượt quá sự mong đợi của chúng tôi", Andrew Thorpe nói. "Bằng cách hiểu các nguồn phát thải khí mêtan, người vận hành các bãi chôn lấp, khu nông nghiệp, cơ sở dầu khí và các nhà sản xuất khí mêtan khác có cơ hội giải quyết những vấn đề này." Theo dõi lượng khí thải mêtan do con người tạo ra là chìa khóa để hạn chế biến đổi khí hậu vì nó cung cấp một cách nhanh chóng, chi phí tương đối thấp để giảm khí nhà kính. Khí mê-tan tồn tại trong khí quyển khoảng một thập kỷ, nhưng trong thời gian đó, khí mê-tan có khả năng giữ nhiệt cao gấp 80 lần so với carbon dioxide, chất tồn tại trong khí quyển trong nhiều thế kỷ.

Khi gió mạnh trên một lục địa khuấy động bụi đá khoáng, chẳng hạn như canxit hoặc clorit, các hạt trong không khí có thể di chuyển hàng ngàn dặm, ảnh hưởng đến một lục địa hoàn toàn khác. Bụi lơ lửng trong không khí có thể làm nóng hoặc làm mát bầu khí quyển và bề mặt Trái đất. Hiệu ứng làm nóng hoặc làm mát này là trọng tâm của sứ mệnh Điều tra bụi khoáng bề mặt Trái đất (EMIT) của NASA. Nguồn: NASA/JPL-Caltech

Kết quả đáng ngạc nhiên

EMIT đã chứng tỏ tính hiệu quả trong việc tìm kiếm các nguồn phát thải, cả lớn (thải ra hàng chục nghìn pound khí metan mỗi giờ) và nhỏ đến mức đáng ngạc nhiên (thải ra hàng trăm pound khí mêtan mỗi giờ). Điều này rất quan trọng vì nó có thể xác định được nhiều "siêu nguồn phát" hơn - những nguồn chiếm tỷ trọng lớn trong tổng lượng phát thải.

Nghiên cứu mới ghi lại cách EMIT quan sát được 60 đến 85% lượng khí mêtan thường thấy trong các chiến dịch trên không dựa trên 30 ngày đầu tiên phát hiện khí nhà kính.

Vào ngày 3 tháng 9 năm 2022, ở một góc xa xôi phía đông nam Libya, EMIT đã phát hiện một luồng khí mêtan thải ra khoảng 979 pound (444 kg) mỗi giờ. Đây là một trong những nguồn nhỏ nhất được thiết bị phát hiện cho đến nay. Nguồn: NASA/JPL - Caltech

So sánh với các phát hiện trên không

Ở độ cao hàng ngàn feet so với mặt đất, các thiết bị phát hiện khí mê-tan trên máy bay nhạy hơn, nhưng để đảm bảo gửi máy bay ra ngoài, các nhà nghiên cứu cần chứng minh trước rằng họ có thể phát hiện khí mê-tan. Nhiều khu vực không tiến hành xét nghiệm vì được cho là quá xa xôi, quá rủi ro hoặc quá tốn kém. Ngoài ra, các hoạt động được thực hiện có phạm vi tương đối hạn chế và chỉ diễn ra trong thời gian ngắn.

Mặt khác, từ độ cao khoảng 250 dặm (400 km) tính từ trạm vũ trụ, EMIT có thể thu thập dữ liệu trên các khu vực rộng lớn trên Trái đất, đặc biệt là ở các vùng khô cằn giữa vĩ độ 51,6 độ Bắc và Nam. Máy quang phổ hình ảnh ghi lại hình ảnh của một khu vực bề mặt có kích thước 50 dặm x 50 dặm (80 km x 80 km)—cái mà các nhà nghiên cứu gọi là "cảnh"—bao gồm nhiều khu vực nằm ngoài tầm với của các thiết bị trên không.

Robert O. Green, nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại JPL và nhà nghiên cứu chính tại EMIT, cho biết: "Số lượng và kích thước của các luồng khí mêtan mà EMIT đã đo được trên khắp hành tinh của chúng ta thật đáng kinh ngạc." Cánh tay robot Canadarm2 của Trạm đang điều động sứ mệnh EMIT của NASA bên ngoài trạm vũ trụ. Công việc trích xuất thiết bị từ tàu vũ trụ SpaceX Dragon bắt đầu vào khoảng 17h15 ngày 22/7, giờ Bắc Kinh và hoàn thành vào lúc 10h15 sáng ngày 24/7, giờ Bắc Kinh. Các phần của quá trình cài đặt bị bỏ qua, trong khi các phần khác được tiến hành nhanh chóng. Nguồn: NASA

Phát hiện theo từng kịch bản

Để hỗ trợ Để hỗ trợ nhận dạng nguồn, nhóm khoa học EMIT đã lập bản đồ chùm khí mê-tan và công bố trên trang web. Dữ liệu cơ bản của nó có sẵn tại Trung tâm Lưu trữ Hoạt động Phân phối Quy trình Đất đai (LPDAAC) do NASA và Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đồng thành lập. Dữ liệu từ sứ mệnh này được cung cấp cho công chúng, các nhà khoa học và các tổ chức.

Kể từ khi bắt đầu thu thập dữ liệu quan sát vào tháng 8 năm 2022, EMIT đã ghi lại hơn 50.000 cảnh. Vào ngày 1 tháng 9 năm 2022, thiết bị này đã xác định được một cụm nguồn phát thải ở một khu vực ít được nghiên cứu ở miền nam Uzbekistan, phát hiện 12 luồng khí mêtan mỗi giờ với tổng khối lượng khoảng 49.734 pound (22.559 kg).

Ngoài ra, thiết bị còn phát hiện ra một chùm khói nhỏ hơn nhiều so với dự kiến. Vào ngày 3 tháng 9 năm 2022, thiết bị này đã thu được một trong những nguồn nhỏ nhất cho đến nay ở một góc xa xôi phía đông nam Libya, phát ra 979 pound (444 kg) mỗi giờ dựa trên ước tính về tốc độ gió địa phương.