科学家从月球观测过程中洞察气候变迁

国际空间站最近拍摄的一张照片捕捉到了月球的新月和地球的阳光，为美国国家航空航天局（NASA）的CERES项目所强调的地球反照率下降和气候趋势提供了启示。自从美国国家航空航天局在 1969 年的阿波罗 11 号任务中首次让人类登上月球以来，我们就一直对我们最近的天体邻居分别。无论是它在日食中的作用，还是它照亮漫长冬夜的方式，抑或是它远方的奥秘，月球都让人敬畏和好奇。

国际空间站上的一名宇航员在 2024 年 5 月拍摄的这张照片中捕捉到了月球奇观的感觉。照片中的月球正处于新月腊月阶段，只有月球右侧的一小部分被太阳照亮。月球的其余部分在太阳光从地球反射后发出光芒，尽管亮度要低得多--这种现象被称为"地辉"。

月球下方，地球明亮的地平线（或称边缘）在图片底部划出一道弧线。从这张照片的视角可以看到地球大气层的横截面，包括最靠近地表的橙色对流层和上面较厚的浅蓝色平流层。

2021 年 11 月 8 日，SpaceX 公司的"奋进号载人"龙""（Crew Dragon Endeavour）从"和谐号"（Harmony）舱面向太空的端口脱离对接后，绕着轨道实验室进行了一次飞行。图片来源：NASA Johnson

科学家可以通过研究月球了解我们的地球家园。除其他见解外，月球还提供了地球生命如何开始以及地球早期地震情况的线索。月球还能帮助科学家通过地球阳光追踪地球的亮度或反照率。

气候科学家之所以对反照率感兴趣，是因为它是地球能量预算--进入和离开地球系统的能量平衡--的一个关键组成部分。冰盖、云量、空气污染和土地覆盖都是影响反照率的因素，即地球将多少光线反射回太空。

根据2021年的一项研究，大熊太阳天文台的科学家在 1998-2017 年期间进行的地球阳光观测表明，在此期间反照率总体下降。作者指出，海面温度升高导致低空高反射云层减少，尤其是在东太平洋上空，这可能是造成这一趋势的原因之一。

地球对月球的反射提供了一个看似优雅的反照率测量方法。然而，美国国家航空航天局（NASA）的科学家们正在利用一套卫星仪器，结合气象、气溶胶和其他数据，建立一个更详细的地球亮度长期记录。自 20 世纪 90 年代以来，CERES（云和地球辐射能量系统）项目一直在测量地球吸收和反射的太阳能、地球向太空发射的热量以及云在这一过程中的作用。

CERES 发现，在 2000 年代的前 20 年中，地球的反照率有所下降，2004 年至 2019 年间，地球的能量失衡增加了一倍，这意味着地球系统正在获得能量，从而升温。美国国家航空航天局兰利研究中心的 CERES 首席研究员诺曼-勒布（Norman Loeb）说，低云的减少尤其是这些趋势背后的主要原因。然而，造成云量变化的原因--包括海面温度变化、较短期的自然变化和气溶胶污染--很难分清。他说："目前这个问题还没有定论。"

"阿波罗 11 号任务"完成55 年后，美国国家航空航天局对月球探索的兴趣依然浓厚。通过阿耳特弥斯计划，美国宇航局将向月球南极地区派遣宇航员，推动科学发现，并为人类火星任务做好准备。

宇航员照片ISS071-E-67226是2024年5月10日用尼康Z 9数码相机和116毫米镜头拍摄的，由国际空间站乘员地球观测设施和约翰逊航天中心地球科学与遥感部门提供。该图像由远征 71 号机组成员拍摄。图像经过裁剪和增强，以提高对比度，并去除镜头伪影。国际空间站计划支持该实验室作为国际空间站国家实验室的一部分，以帮助宇航员拍摄对科学家和公众最有价值的地球照片，并在互联网上免费提供这些图像。

编译自/ScitechDaily