周四晚间，当NASA向国际空间站发射补给任务时，火箭上搭载的不仅仅是研究太空生命或遥远星体的仪器，还有指向地球的仪器。其中一套超灵敏的光传感器旨在研究我们大气中尘埃团的特性。
大气尘埃是地球营养循环中一股强大但尚未被完全理解的力量。就像水蒸发、形成云、然后下雨一样，尘埃也有其自身的规律。尘埃不断地从世界各地的沙漠中被卷起，当它沉降时，它会为亚马逊雨林提供养分，滋养深海海洋生物的爆发式增长，并融化加州山脉上的积雪。
所有这些尘埃都在改变气候。浅色沉积物可以将热量反射回太空，而深色、富含铁的尘埃则吸收热量。今年夏天，当一股撒哈拉尘埃掠过美国南部时，天空变成了橘黄色，很像野火烟雾造成的阴霾。但尘埃效应的累积结果仍然是个谜。
“我们真的不知道矿物尘埃是使我们的地球变暖还是变冷，”NASA喷气推进实验室高级科学家、地球表面矿物尘埃源研究（EMIT）项目首席研究员Robert Green周三表示。
一旦EMIT的新传感器安装在国际空间站并做好准备（预计几周内），它们将回传超过十亿个测量数据，为气候科学家提供对地球尘埃循环的首次全面了解。这些数据可能会改进研究人员用于理解地球的基本工具：政府间气候变化专门委员会认为，尘埃的未知影响是气候模型与现实之间存在差异的原因。
在随后接受《Popular Science》采访时，Green解释了传感器的工作原理。
巨大的尘埃鸿沟
目前，当科学家们想要研究大气中的尘埃时，他们只能依靠相当粗糙的工具。卫星可能可以捕捉到几次沙尘暴的快照，但无法获得全球性的画面。模型制作者也使用简化的尘埃视图。许多气候模型假设所有尘埃——无论是来自犹他州白垩色的盐碱地还是赭色的撒哈拉沙漠——都是黄色的，只吸收部分太阳能。
2015年，康奈尔大学的一个团队试图通过融合两组现有数据来量化尘埃。一方面，有一个包含5000份土壤样本的数据库，对其矿物含量进行了分析；另一方面，是联合国粮食及农业组织发布的全球土壤地图集，该地图集仅根据土壤的颜色和质地对其进行分类。其想法是，理想情况下，矿物学家可以将尘埃的颜色和质地与土壤中的实际矿物进行匹配。“我承认，这有点定性，但他们需要从某个地方开始，”Green说。
事实证明，这是一种不完美的近似值，无法反映空气中实际的物质。首先，5000份样本中的大部分是从农田采集的，而不是负责产生尘埃的沙漠。其次，事实证明，仅凭形状和色调很难知道土壤中含有哪些物质。但当他们将关于尘埃成分的预测与真实世界的尘埃样本进行比较时，“他们发现这与测量结果不符，”Green说。“所以我们真的不知道地表的矿物质。”
天空之眼
EMIT将利用光谱技术直接测量地球上干燥、多尘的区域，光谱技术利用物体表面反射的光来了解其分子结构。
随着国际空间站绕地球运行，EMIT将把望远镜指向地球表面。进入的光会穿过一个狭窄的狭缝，然后被折射成所有组成颜色——EMIT的传感器可以检测到12,410个不同的颜色频带。
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“岩石由矿物质组成，矿物质基本上是不同的分子，这些分子与光的相互作用方式不同，”Green说。每种矿物质都有不同的光谱指纹。光谱仪不会直接测量大气中的尘埃——当所有尘埃都漂浮在大气中时，它会扰乱光线。相反，该仪器将专注于地面，为气候模型制作者提供足够的信息来重建上方的尘埃云。
在校正了大气和植被的影响后，EMIT可以检测其扫描的每一个645平方英尺的区域的粗糙组成部分。
不到一年的时间，就可以完成对世界各地沙漠的全面描绘，这将改进全球气候模型。但一旦完成，EMIT的光谱仪还可以用于新的观测。
放置在飞机上的类似或相同的光谱仪曾被用于研究北美森林的火灾风险、秘鲁雨林的生物多样性、塑料污染源、甲烷羽流以及稀土元素的存在。“现在它被带到了太空，”Green说，在那里，观察风中的尘埃仅仅是个开始。
