تماشای سفر شگفت‌انگیز اتم کربن از فضا
ماهواره پیشرفته ناسا رازهای مهم ترین عنصر زمین را افشا می‌کند
اتم کربن در بسیاری از ترکیبات پیرامون ما، از گیاهان و حیوانات گرفته تا گازهای گلخانه‌ای و دود وجود داشته و در مسیرهای متعددی در سیستم زمین حرکت می‌کند.
به همین خاطر ناسا ماموریتی به نام PACE "مخفف پلانکتون، آئروسل (ذرات معلق)، ابر، اکوسیستم اقیانوسی" را برنامه‌ریزی کرده که درآن قرار است تا با بررسی زمین از فضا و تحلیل رنگ‌هایی که هنوز از نقطه نظر فضا دیده نشده‌اند، اشکال مختلف کربن مورد ارزیابی قرار بگیرد. این اقدامی است تا پیش از این توسط هیچ ماهواره دیگری نیز انجام نشده بود.
PACE این توانایی را دارد تا مشاهده کند که اتمسفر، خشکی‌ها و اقیانوس از چه طرقی به هم متصل هستند که یکی از این شیوه‌ها، شبکه پیچیده مسیرهای کربن است.
جرمی وردل، دانشمند پروژه PACE در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در گرین بلت گفته:« اگرچه ماموریت PACE بر پایه برخی پروژه‌های بزرگ بنا شده ولی ماهواره‌های قبلی و فعلی حتی در دیدن و تشخیص تعداد رنگ‌های رنگین کمان هم محدودیت‌هایی دارند.»
گرچه یکی از اهداف اولیه این ماموریت، بررسی رنگ‌ها در سطح اقیانوس‌هاست؛ اما در فاصله ۶۷۶ کیلومتری بین PACE در مدار زمین تا سطح دریاها، بخش‌هایی از شبکه کربنی پیچیده وجود دارند که ماهواره قادر به نظارت و بررسی آنها نیز خواهد بود.
اتمسفر
در مکانی که ماهواره ماموریت PACE در فضا مستقر می‌شود، یکی از نزدیکترین اشکال کربن برای شناسایی، احتمالا توده‌های دوده و خاکستری هستند که در نتیجه آتش‌سوزی‌ها وارد اتمسفر می‌شوند.
کربن عنصری کلیدی برای حیات بسیاری از موجود روی زمین، ازجمله گیاهان است. هنگامی که گیاهان می‌سوزند، مولکول‌های برپایه کربن آنها به ترکیبات دیگری تبدیل می‌شود.
ابزارهای موجود در PACE قادر خواهند بود تا این ابرهای دود و همچنین دیگر ذرات آئروسل (ذرات معلق) اتمسفر را رصد کرده و ویژگی‌های آنها از جمله میزان نسبی دود در مکان‌های مختلف را اندازه‌گیری کنند. ترکیبی از این اندازه گیری‌ها،توسط SPEXOne و Hyper-Angular Rainbow Polarimeter-۲ (HARP۲) دو ابزار پلاریمتر PACE انجام می‌شود و اندازه‌گیری دقیق رنگ دود که توسط ابزاری به نام Ocean Color (OCI) انجام می‌شود هم به دانشمندان کمک می‌کند تا تشخیص دهند که دود حاصل از سوختن چه ماده‌ای است.
طبق گفته اندی سایر، سرپرست پروژه علمی اتمسفر PACE در ناسا:« هر ابزار، کار متفاوتی انجام می‌دهد و با کنار هم قرار دادن این ابزارها، می‌توانید به بیشترین اطلاعات دست پیدا کنید.»
این اندازه گیری‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از تعادل بین انرژی ورودی از خورشید و انرژی خروجی از زمین بیابند و بفهمند که این انرژی‌ها در بین راه، کجا در اتمسفر توسط چیزهایی مثل این دودها جذب می‌شوند. حتی در سطح محلی، PACE می‌تواند اطلاعاتی در مورد تاثیر دود بر کیفیت هوا و تاثیر دود در جوامعی که ممکن است نزدیک آتش‌سوزی‌ها زندگی کنند فراهم کند.
زمین
PACE به‌علاوه می‌تواند با بررسی ذرات دود و دیگر ذرات معلق، به ما اطلاعات خوبی در مورد سلامت گیاهان و درختان زمینی بدهد. حتی بعد از یک آتش‌سوزی ویرانگر، گیاهان جوان و سبز شروع به رشد می‌کنند. دانشمندان قادر خواهند بود تا با دیدن طیف‌های وسیع‌تری از رنگ از طریق ماهواره‌ها، درک بهتری از انواع گیاهانی که سال‌ها بعد از آتش‌سوزی در منطقه رشد می‌کنند به دست بیاورند.
فرد هومریخ، دانشیار پژوهشی در دانشگاه مریلند و یکی از اعضای تیم علمی و برنامه‌های کاربردی PACE گفته:«زمانی که ما در حال تجربه تغییرات آب و هوایی بی‌سابقه‌ای هستیم، به این نیاز داریم که بتوانیم درک کنیم که چطور پوشش گیاهی درسراسر جهان به محیط اطراف واکنش نشان می‌دهد.»
PACE همچنین قادر خواهد بود تا طیف‌ها و سایه‌های مختلف رنگ گیاهان و رنگ آنها که می‌تواند نشانه سلامت‌شان باشد را تحت نظارت قرار دهد. دقیقا مثل زمانی که گیاهان خانگی در اثر آبیاری کم، زرد می‌شوند، زندگی گیاهی در کره زمین هم تحت تاثیر استرس، تغییر رنگ خواهد داد.
گیاهان سالم، کربن را به شکل دی‌اکسیدکربن در بخشی از پروسه فتوسنتز دریافت می‌کنند ولی گیاهان ناسالم، نمی‌توانند فتوسنتز را به درستی انجام داده و دی‌اکسیدکربن در اطراف اتمسفر رها می‌شود. این دی اکسید کربن همان گاز گلخانه‌ای است و این اندازه گیری‌ها، نقش مهمی را در درک تغییرات آب و هوایی با جزئیات بیشتر ایفا می‌کنند.
با اندازه‌گیری کامل طیف رنگی، PACE تغییرات جزئی در رنگدانه‌ها را مشاهده کرده و تشخیص می‌دهد که گیاهان در مقابل عوامل استرس‌زا چه واکنشی نشان می‌دهند؛ این به دانشمندان کمک می‌کند تا ببینند که آیا این گیاهان از کربن اطراف‌شان استفاده می‌کنند یا خیر. پیش از این، این رنگ‌ها عمدتا در مطالعات میدانی مناطق خاص مشاهده و مورد بررسی قرار می‌گرفتند و عوامل استرس‌زا مثل خشکسالی با استفاده از داده‌های آب و هوا، حدس زده می‌شدند ولی پوشش گستره‌های بزرگ با این شیوه، کار دشواری بود.
هومریخ ادامه داد:«برای اولین بار ما واقعا قادر هستیم تا تغییرات سلامت گیاهان در سراسر زمین را مورد ارزیابی قرار دهیم. این درک ما درباره عملکرد اکوسیستم و نحوه واکنشش به استرس را بالا خواهد برد.»
اقیانوس
PACE با مشاهده وسعت آب‌های روی کره زمین، به اندازه‌گیری فیتوپلانکتون‌ها می‌پردازد. با توانایی اندازه‌گیری طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها، PACE حالا نه تنها سطح اقیانوس‌ها را مشاهده می‌کند، بلکه به دانشمندان کمک خواهد کرد تا بتوانند بین گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون‌ها تمایز قائل شوند.
ایوونا ستینیچ، اقیانوس‌شناس آزمایشگاه اکولوژی اقیانوس در ناسا گادرد گفت:«این دقیقا مثل این است که قبا با قلم‌موهای خیلی درشتی، نقاشی کرده باشید و حالا قلم‌موهای ظریف و باریکی در اختیار داشته باشید که به شما کمک می‌کنند تا بتوانید با جزئیات بیشتری نقاشی کنید.»
فیتوپلانکتون‌ها، موجودات بسیار کوچکی هستند که روی سطح اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند و نقش تعیین‌کننده‌ای در زنجیره غذایی و چرخه جهانی کربن دارند. هر نوع از فیتوپلانکتون‌ها، مسیر متفاوتی را در شبکه گسترده‌ای که کربن طی می‌کند، تامین می‌کنند که بستگی به ویژگی‌های آن گونه از فیتوپلانکتون دارد. یک مسیر ممکن است منجر به تبدیل کربن به غذا برای گونه‌های بزرگتر شود و مسیر دیگر منجر به تبدیل شدن کربن به ضایعات و غرق شدنش در اعماق اقیانوس گردد.
دانشمندانی که کار میدانی انجام می‌دهند، دریافته‌اند که گونه‌های فیتوپلانکتون‌ها از نظر رنگ کمی با هم متفاوت هستند و این فیتوپلانکتون‌ها را در مقیاس‌های کوچکتر شناسایی کرده‌اند. توانایی PACE در اندازه‌گیری طیف رنگی کامل، به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند تفاوت میان فیتوپلانکتون‌ها در مقیاس جهانی را با دیدن رنگ‌های بیشتر تشخیص داده و درک عمیق‌تری از مسیرهای کربن و کمیت آن داشته باشند.
البته یکی از اهداف نهایی PACE مشاهده اقیانوس‌هاست؛ این خط دیدی است که از فراز اتمسفر به اقیانوس‌ها و خشکی نگریسته می‌شود و با این مشاهدات ارزشمند و گرانبها، حجم عظیمی از اطلاعات و داده‌ها گردآوری می‌شود. PACE این توانایی را دارد تا مشاهده کند که اتمسفر، خشکی‌ها و اقیانوس از چه طرقی به هم متصل هستند که یکی از این شیوه‌ها، شبکه پیچیده مسیرهای کربن است.
وردل در این رابطه گفته:« من هیجان زیادی برای فرصتی که برای کشف این مشاهدات دراختیارم قرار گرفته دارم. انتظار دارم که دنیا با این حجم از داده‌ها و اطلاعات، بتواند کارهای بزرگی انجام دهد.»
