宇航局新卫星将揭开云 气溶胶的神秘面纱

使天空变蓝并产生彩虹的光和光学的一些相同特性也可以帮助科学家解开有关云形成和空气中微小颗粒影响的谜团。

NASA即将推出的PACE任务将通过观察空气中的海盐颗粒、烟雾、人造污染物和灰尘(统称为气溶胶)如何与光相互作用，提供对它们的重要见解。借助PACE数据，科学家将为关键问题提供更好的答案，例如气溶胶如何影响云的形成或冰云和液体云有何不同。了解空气中颗粒和云的性质对于解读气候和空气质量如何变化至关重要。

NASA即将推出的PACE任务中的两台仪器将研究气溶胶和云——A和C，以浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统卫星的名义。2024年初发射后，PACE任务将扫描地球，并通过使用两台尖端旋光计(测量光特性的仪器)收集有关气溶胶和云的化学成分、运动以及相互作用的数据。

我们可以用眼睛看到光的一些特征，例如颜色。其他特征是人眼看不见的，比如科学家所说的偏振。

“偏振是我们没有直觉的东西，因为我们的眼睛看不到它，”马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心PACE任务偏振测量负责人柯克·诺贝尔斯皮斯(KirkKnobelspiesse)说。“如果你通过可以看到偏振的眼睛看世界，就像我们的传感器一样，你会看到到处都有彩虹。”

PACE项目副科学家布莱恩·凯恩斯(BrianCairns)表示，离开太阳的光像波一样向各个不同方向移动，这称为非偏振光。然而，当它与云或气溶胶粒子等物体相互作用时，光在一个方向上的振荡会比其他方向的振荡更多：它现在是偏振光。这种光行为的怪异可以帮助科学家更多地了解天空中气溶胶和水滴的特征和相互作用。

旋光计测量光的偏振角度，从而揭示光反射的具体特征。通过这些仪器，科学家可以拼凑出大气中颗粒的大小、成分、丰度和其他特征。

PACE上的两个旋光计—HARP2和SPEXone—是一对完美的组合，因为它们测量的内容具有互补的差异。HARP2建于马里兰大学巴尔的摩县，将从多达60个不同角度观察四种波长的光。SPEXone是由荷兰空间研究所(SRON)和空中客车荷兰有限公司建造的，它将使用五个视角，以高光谱分辨率(彩虹中的所有颜色)观察光线，以观察更窄的区域。旋光计将提供前所未有的详细地球大气层图像。

SRON高级科学家奥托·哈斯坎普(OttoHasekamp)指出，科学家们几十年来一直在太空中观察气溶胶，尽管业界已经有十年没有获得旋光数据了。PACE将从多个有利位置提供旋光计数据，并且由于仪器的技术进步，数据的质量将比以往任何时候都更好。

SRON仪器科学家JeroenRietjens表示：“很高兴看到仪器模型和原型的积极工作达到顶峰，然后最终看到它最终出现在一颗真正的卫星上。”

PACE于2024年初发射后，该卫星将每两天扫描一次地球，收集有关气溶胶和云的化学成分、运动以及相互作用的大量数据。

“我们想要测量气溶胶的特性，因为气溶胶会影响气候，”哈斯坎普说。它们将光反射回太空，也可以吸收光，这决定了有多少太阳能到达地球表面。气溶胶也会影响云的形成和性质，但科学家们并不完全了解这些关系的细节。PACE收集的数据将有助于澄清其中一些未知因素。

新的偏振测量数据还将提供有关空气污染的实时见解。俄克拉荷马大学气象学院助理教授、PACE早期采用者MarcelaLoría-Salazar表示：“PACE测量不仅可以回答基础科学问题，还可以改善人们的生活质量。”PACE早期采用者计划促进将PACE数据整合到科学的实际应用中。

洛里亚-萨拉查对气溶胶如何随时间和地点变化特别感兴趣，特别关注美国中部气溶胶的高度。在那里，PACE将使科学家能够识别气溶胶，同时破译它们对空气质量的影响。

PACE旋光计的测量结果也将有助于增进我们对地球气候的了解。通过将PACE大气数据添加到模型中，科学家将能够用当前测量数据取代目前用于填补这些模型中数据空白的估计值。

“我希望帮助收集数据，以减少模型的不确定性，并帮助我们更好地预测未来几十年和几个世纪的气候变化，”诺贝尔斯皮斯说。

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