نخستین تصاویر فضایی از نور نامرئی فتوسنتز گیاهان

[سونای69]

دانشمندان ناسا شیوه‌ای جدید معرفی کرده‌اند که بر اساس آن از ماهواره‌ها برای اندازه‌گیری آنچه در درون یک گیاه در سطح سلولی رخ می‌دهد، استفاده می‌شود.

(ایسنا)، گیاهان از طریق فتوسنتز - فرایندی که نور خورشید را به انرژی تبدیل می‌کند - رشد و در طول فتوسنتز، «فلورسنس» از خود ساطع می‌کنند.

فلورسنس نوری است که برای چشم نامرئی بوده اما توسط ماهواره‌هایی که هزاران مایل بر فراز زمین مدارگردی می‌کنند، قابل‌شناسایی است.

دانشمندان ناسا هم‌اکنون شیوه‌ای را برای تبدیل داده‌های ماهواره‌ای به نقشه‌های جهانی دقیق این پدیده ظریف تثبیت کرده‌اند.

گیاهان سالم از انرژی نور خورشید برای عمل فتوسنتز استفاده می‌کنند و بخشی از نور را به عنوان نور ضعیف اما قابل اندازه‌گیری دوباره ساطع می‌کنند.

فلورسنس زیاد فتوسنتز فعال و همچنین عملکرد خوب گیاه را نشان می‌دهد، در حالی که فلورسنس پایین یا به میزان صفر، به معنی غیرفعال‌بودن گیاه است.

نقشه‌های این پدیده به دانشمندان نگاه مستقیمی در خصوص سلامتی گیاه ارائه می‌دهد.

نقشه‌های جدیدی که توسط یوهانا جوینر از «مرکز پرواز فضایی گودارد» در گرینبلت و همکارانش گرفته شده‌اند، نشان‌دهنده افزایش قابل‌توجه در تفکیک‌پذیری فضایی و همچنین تفکیک‌پذیری موقت در مقایسه با نقشه‌هایی است که در سال 2011 از ابزار ماهواره‌ای دیگری مخابره شده بودند.

اندازه‌گیری‌های جهانی ارتقا‌یافته می‌توانند دربرگیرنده مضامینی برای مزرعه‌داران علاقه‌مند به نشانه‌های اولیه استرس از دست رفتن محصول و همچنین زیست‌بوم‌شناسانی باشد که به دنبال درک بهتر پوشش گیاهی جهانی و فرایندهای چرخه کربنی هستند.

دانشمندان حاضر در این تحقیق برای نخستین بار موفق شدند تغییرات نقشه جهانی در فلورسنس را در بازه یک ماهه نقشه‌برداری کنند.

این امر موجب استفاده از فلورسنس به طور مثال، در پوشش گیاهی در طول فصل رشد می‌شود.

دینامیک پوشش گیاهی، شامل رشد گیاهی در طول فصل بهار نیمکره شمالی، پیش‌تر به صورت غیرمستقیم توسط داده‌های ماهواره‌ای که برای اندازه‌گیری "سبزبودن» نور منعکس‌شده از سطح زمین به کار می‌روند، مشاهده شده بود.

اندازه‌گیری‌های فلورسنس، اندازه‌گیری‌های سبز‌بودن را با ارائه اطلاعات فوری و مستقیم در خصوص حاصل‌خیزی گیاه تکمیل می‌کند.

ایجاد این نقشه‌ها از طریق طراحی روشی نوین برای شناسایی سیگنال‌های فلورسنس ضعیفی ممکن شد که توسط «ابزار نظارتی ازن جهانی 2» بر روی ماهواره‌ آب‌وهواشناسی اروپا به نام Metop-A جمع‌آوری شده بود.

به‌دست‌آوردن این اندازه‌گیری توسط سیگنال فلورسنسی که با نور خورشید منعکس‌شده از سطح زمین و ابرها و همچنین جذب نور خوشید توسط گازهای موجود در جو ترکیب می‌شود، به فرایندی پیچیده تبدیل می‌شود.

به منظور شناسایی فلورسنس، جوینر و همکارانش از این واقعیت بهره بردند که هر یک از این سیگنال‌ها دارای مشخصه‌ منحصر‌به‌فرد درست مانند اثرانگشت هستند؛ چه این سیگنال به فلورسنس و چه به سطح زمین یا جو تعلق داشته باشد.

برطرف‌کردن این سیگنال‌ از اثرات جوی پیچیدگی بود که در تحقیق پیشگام سال 2011 وجود نداشت.

در این تحقیق جوینر و همکارنش نخستین نقشه‌های جهانی را تولید کردند که مفهوم اندازه‌گیری فلورسنس پوشش گیاهی جهانی را از فضا اثبات کرد.

مطالعه سال 2011 به داده‌های طیف‌سنج موجود بر روی یک ماهواره ژاپنی به نام «ماهواره مشاهده گازهای گلخانه‌ای» (GOSAT) متکی بود.

محققان بخش تاریک غیرمعمولی از قسمت مادون‌قرمز طیف خورشیدی را تحلیل کردند که در آن نور پس‌زمینه اندکی وجود دارد و امکان تشخیص سیگنال ضعیف فلورسنس را فراهم می‌کرد.

با این حال، علی‌رغم پیچیدگی‌هایش، شیوه جدید امکان اندازه‌گیری‌های بیشتری که بتوانند تصاویر با تفکیک‌پذیری بالاتری را تولید کنند، فراهم می‌کند.

این مطالعه در آینده راه را برای انجام تحقیقات مبتنی بر اندازه‌گیری مشاهدات جوی یا فلورسنس هموار می‌کند.