Euroopan avaruusjärjestö suunnittelee maapallon kasvillisuuden terveydentilan seurantaa tarkkailemalla himmeää hohdetta, fluoresenssia, jota kasvit vapauttavat muuntaessaan auringonvaloa ja ilmakehän hiilidioksidia energiaksi.

Kotiplaneettamme kasvillisuuden tilaa ja siihen kohdistuvia rasituksia koskeva tieto on tärkeää, sillä kaiken aikaa kasvava väkiluku asettaa yhä suurempia vaatimuksia ravinnon- ja rehuntuotannolle.

Työteliään valintaprosessin tuloksena päädyttiin satelliittiin, joka on ESAn Earth Explorer -ohjelman kahdeksas tekokuu. Sen laukaisun on määrä tapahtua vuoteen 2022 mennessä.

Samalla kun FLEX-satelliitti eli Fluorescence Explorer välittää tietoa kasvillisuuden tilasta, se auttaa ymmärtämään paremmin hiilen siirtymistä kasvien ja ilmakehän välillä, sekä yhteyttämisen vaikutuksia hiilen ja veden kiertoon.

Ilmakehän hiilidioksidin ja auringonvalon muuntuminen yhteyttämisessä energiapitoisiksi hiilihydraateiksi on yksi Maan elämän perusprosesseista, josta me kaikki olemme riippuvaisia.

Vaikka useimmat ovat kuulleet yhteyttämisestä, se muodostuu äärimmäisen mutkikkaasta tapahtumaketjusta. Kasvi- ja leväsoluissa on kaksi erilaista "aurinkovoimalaa", jotka toimivat perätysten. Ne keräävät auringonvalon energiaa ja tuottavat kemiallista energiaa yhteyttämiseen ja lämmitykseen.

Lisäksi prosessin yhteydessä esiintyy heikkoa fluoresenssia, johon vaikuttavat ympäristöolot ja kasvin terveydentila.

Fluoresenssi ilmenee lähi-infrapuna-alueen säteilynä, joka on lähtöisin kasvin yhteyttämisestä, kun lehtivihreä on imenyt itseensä auringonvaloa. Fluoresenssin voimakkuus kertoo yhteyttämisen tehokkuudesta ja kasvillisuuden terveydentilasta. 

Lentokoneeseen asennettavan HyPlant-instrumentin avulla on osoitettu, että fluoresenssi on mahdollista havaita ilmasta käsin, mikä on lupaavaa ESAn tulevan FLEX-satelliitin kannalta.

Tällä hetkellä yhteyttämistä ei voida tarkkailla avaruudesta käsin, mutta FLEX-satelliitin uudenlaiset ilmaisimet pystyvät havaitsemaan tämän himmeän hohteen.

FLEX-satelliitin kehitystyöhön liittyvällä HyPlant-instrumentilla tarkkailtiin lentokoneesta käsin kasvillisuutta, johon kohdistui ulkoisia paineita. Maanpinnalle levitettiin kaksi siirtonurmikenttää, joista toinen käsiteltiin tavallisella kasvimyrkyllä ja toinen jätettiin käsittelemättä. 

Alla olevassa kuvassa käsitelty alue hohtaa punaisena eli fluoresenssi on voimakkaampaa kuin oikeanpuoleisella, käsittelemättömällä alueella. Tässä tapauksessa voimakkaampi fluoresenssi kertoo siitä, että kasvimyrkky häiritsi kasvien energiajärjestelmää eivätkä ne pystyneet käyttämään auringonvaloa yhteyttämiseen. Jotta kasvit pääsivät eroon ylimääräisestä energiasta, niiden fluoresenssi voimistui. 

 

 

FLEX kiertää maapalloa samaan tahtiin Copernicus-ohjelman Sentinel-3-satelliitin kanssa, jolloin sen näkyvän valon alueen ja lämpöilmaisinten avulla saadaan kattavaa mittaustietoa.

ESAn pääjohtajan Jan Woernerin mukaan "FLEX antaa meille uutta tietoa kasvillisuuden todellisesta tuottavuudesta. Sitä voidaan käyttää maatalouden suunnittelun ja kestävän biotalouden kehittämisen tukena. Siten se auttaa ymmärtämään ekosysteemiämme".

"Päätymällä valinnassaan FLEX-satelliittiin ESAn jäsenmaat ovat jälleen osoittaneet määrätietoisuutta välittää keskeistä tietoa tieteelliselle yhteisölle, jotta voisimme ymmärtää paremmin omaa planeettaamme ja palvella samalla yhteiskuntaa."

Volker Liebig, ESAn "Maan havainto-ohjelmien" (Earth Observation Programmes) johtaja totesi, että "FLEX:n valinta on merkittävä virstanpylväs Earth Explorer -satelliittien sarjassa".

"FLEX auttaa meitä ymmärtämään paremmin hiilen kierron yksityiskohtia ja antaa tärkeää tietoa Maan kasvillisuuden terveydestä ja stressistä. Tällä tavoin FLEX saattaa helpottaa planeettamme kasvavan väestön ruokkimista."

Euroopan teknistä huippuosaamista hyödyntävät ESAn Earth Explorer -satelliitit on suunniteltu tarkastelemaan Maata avaruudesta käsin uusilla havaintomenetelmillä, jolloin pystymme paremmin hahmottamaan, miten planeettamme kokonaisuutena toimii, sekä arvioimaan ihmisen toiminnan vaikutusta luontoon.

Satelliittien suunnittelu, kehittäminen ja käyttö tehdään tiiviissä yhteistyössä tiedeyhteisön kanssa, jotta Maata koskevan tutkimuksen keskeisimpiä kysymyksiä päästään tarkastelemaan mahdollisimman tehokkaasti.

Aiempi GOCE-satelliitti kartoitti Maan gravitaatiokentän vaihteluita hyvin yksityiskohtaisesti ja suurella tarkkuudella. Kolme tällä hetkellä toiminnassa olevaa satelliittia antavat tietoa Maan kryosfääristä, maaperän kosteudesta ja merten suolapitoisuudesta sekä magneettikentästä. Tulevat satelliitit tarkkailevat tuulia, metsien biomassaa sekä pilvien ja pienhiukkasten vaikutusta Maahan lankeavan auringonvalon määrään.

Kuvat: ESA/ATG medialab [otsikkokuva], U. Rascher, University of Milano-Bicocca [HyPlant-ilmakuva]


Juttuja samasta aiheesta