La mission Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) de la NASA cartographie la prévalence des principaux minéraux dans les déserts producteurs de poussière de la planète, des informations qui permettront de mieux comprendre les effets de la poussière en suspension dans l’air sur le climat. Mais EMIT a démontré une autre capacité cruciale : détecter la présence de méthane, un puissant gaz à effet de serre.
Dans les données recueillies par EMIT depuis son installation sur la Station spatiale internationale en juillet, l’équipe scientifique a identifié plus de 50 « super-émetteurs » en Asie centrale, au Moyen-Orient et dans le sud-ouest des États-Unis. Les super-émetteurs sont des installations, des équipements et d’autres infrastructures généralement dans les secteurs des combustibles fossiles, des déchets ou de l’agriculture, qui émettent du méthane à des taux élevés.
« La maîtrise des émissions de méthane est essentielle pour limiter le réchauffement climatique. Ce nouveau développement passionnant aidera non seulement les chercheurs à mieux identifier d’où proviennent les fuites de méthane, mais leur fournira également des informations sur la manière dont elles peuvent être traitées rapidement », a déclaré l’administrateur de la NASA, Bill Nelson. « La Station spatiale internationale et plus de deux douzaines de satellites et d’instruments de la NASA dans l’espace ont longtemps été inestimables pour déterminer les changements du climat de la Terre. EMIT s’avère être un outil essentiel dans notre boîte à outils pour mesurer ce puissant gaz à effet de serre et l’arrêter à la source. »
Le méthane absorbe la lumière infrarouge selon un schéma unique, appelé empreinte spectrale, que le spectromètre imageur d’EMIT peut discerner avec une précision et une exactitude élevées. L’instrument peut également mesurer le dioxyde de carbone.
Les nouvelles observations découlent de la large couverture de la planète offerte par l’orbite de la station spatiale, ainsi que de la capacité d’EMIT à balayer des bandes de la surface de la Terre sur des dizaines de kilomètres de large tout en résolvant des zones aussi petites qu’un terrain de football.
« Ces résultats sont exceptionnels et ils démontrent la valeur de l’association d’une perspective à l’échelle mondiale avec la résolution requise pour identifier les sources ponctuelles de méthane, jusqu’à l’échelle de l’installation », a déclaré David Thompson, scientifique des instruments d’EMIT et chercheur principal au Jet Propulsion de la NASA. Laboratoire de Californie du Sud, qui gère la mission. « C’est une capacité unique qui élèvera la barre des efforts pour attribuer les sources de méthane et atténuer les émissions des activités humaines. »
Par rapport au dioxyde de carbone, le méthane représente une fraction des émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine, mais on estime qu’il est 80 fois plus efficace, tonne pour tonne, pour piéger la chaleur dans l’atmosphère au cours des 20 années suivant sa libération. De plus, là où le dioxyde de carbone persiste pendant des siècles, le méthane persiste pendant environ une décennie, ce qui signifie que si les émissions sont réduites, l’atmosphère réagira dans un délai similaire, entraînant un réchauffement plus lent à court terme.
L’identification des sources ponctuelles de méthane peut être une étape clé du processus. Connaissant l’emplacement des gros émetteurs, les exploitants d’installations, d’équipements et d’infrastructures dégageant du gaz peuvent agir rapidement pour limiter les émissions.
Les observations de méthane d’EMIT sont intervenues alors que les scientifiques vérifiaient l’exactitude des données minérales du spectromètre d’imagerie. Au cours de sa mission, EMIT collectera des mesures de minéraux de surface dans les régions arides d’Afrique, d’Asie, d’Amérique du Nord et du Sud et d’Australie. Les données aideront les chercheurs à mieux comprendre le rôle des particules de poussière en suspension dans l’air dans le réchauffement et le refroidissement de l’atmosphère et de la surface de la Terre.
« Nous étions impatients de voir comment les données minérales d’EMIT amélioreront la modélisation du climat », a déclaré Kate Calvin, scientifique en chef de la NASA et conseillère principale sur le climat. « Cette capacité supplémentaire de détection du méthane offre une opportunité remarquable de mesurer et de surveiller les gaz à effet de serre qui contribuent au changement climatique. »
Détection des panaches de méthane
La zone d’étude de la mission coïncide avec des points chauds de méthane connus dans le monde, permettant aux chercheurs de rechercher le gaz dans ces régions pour tester la capacité du spectromètre d’imagerie.
« Certains des panaches détectés par EMIT sont parmi les plus importants jamais vus, contrairement à tout ce qui a jamais été observé depuis l’espace », a déclaré Andrew Thorpe, un technologue de recherche au JPL qui dirige l’effort EMIT sur le méthane. « Ce que nous avons trouvé en peu de temps dépasse déjà nos attentes. »
Par exemple, l’instrument a détecté un panache d’environ 3,3 kilomètres de long au sud-est de Carlsbad, au Nouveau-Mexique, dans le bassin permien. L’un des plus grands gisements de pétrole au monde, le Permien s’étend sur des parties du sud-est du Nouveau-Mexique et de l’ouest du Texas.
Au Turkménistan, EMIT a identifié 12 panaches d’infrastructures pétrolières et gazières à l’est de la ville portuaire de Hazar sur la mer Caspienne. Soufflant vers l’ouest, certains panaches s’étendent sur plus de 32 kilomètres.
L’équipe a également identifié un panache de méthane au sud de Téhéran, en Iran, d’au moins 4,8 kilomètres de long, provenant d’un important complexe de traitement des déchets. Le méthane est un sous-produit de la décomposition et les décharges peuvent en être une source majeure.
Les scientifiques estiment des débits d’environ 40 300 livres (18 300 kilogrammes) par heure sur le site du Permien, 111 000 livres (50 400 kilogrammes) par heure au total pour les sources du Turkménistan et 18 700 livres (8 500 kilogrammes) par heure sur le site iranien.
Les sources du Turkménistan ont ensemble un débit similaire à celui de la fuite de gaz d’Aliso Canyon en 2015, qui dépassait parfois 110 000 livres (50 000 kilogrammes) par heure. La catastrophe de la région de Los Angeles a été l’une des plus importantes émissions de méthane de l’histoire des États-Unis.
Avec une large couverture répétée depuis son point de vue sur la station spatiale, EMIT trouvera potentiellement des centaines de super-émetteurs, dont certains ont déjà été repérés par des mesures aériennes, spatiales ou terrestres, et d’autres qui étaient inconnus.
« Alors qu’il continue d’étudier la planète, EMIT observera des endroits dans lesquels personne ne pensait auparavant chercher des émetteurs de gaz à effet de serre, et il trouvera des panaches auxquels personne ne s’attend », a déclaré Robert Green, chercheur principal d’EMIT au JPL.
EMIT est le premier d’une nouvelle classe de spectromètres imageurs spatioportés pour étudier la Terre. Un exemple est Carbon Plume Mapper (CPM), un instrument en développement au JPL conçu pour détecter le méthane et le dioxyde de carbone. JPL travaille avec une organisation à but non lucratif, Carbon Mapper, ainsi qu’avec d’autres partenaires, pour lancer deux satellites équipés de CPM fin 2023.