25 กรกฎาคม 2556

Published กรกฎาคม 25, 2556 by with 1 comment

เห็นสังเคราะห์จากอวกาศ: นักวิทยาศาสตร์นาซาใช้ดาวเทียมการวัดสุขภาพพืช

กลภายในคลอโรพลาจากเซลล์พืชแปลงแสงแดดเป็นพลังงานเปล่งแสงเรืองแสงในกระบวนการ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบลายนิ้วมือเรืองแสงในข้อมูลดาวเทียม
กลภายในคลอโรพลาจากเซลล์พืชแปลงแสงแดดเป็นพลังงานเปล่งแสงเรืองแสงในกระบวนการ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบลายนิ้วมือเรืองแสงในข้อมูลดาวเทียม
Image Credit:NASA Goddard's Conceptual Image Lab/T. Chase

  นักวิทยาศาสตร์นาซาได้สร้างวิธีใหม่ในการใช้ดาวเทียมในการวัดสิ่งที่เกิดขึ้นภายในพืชในระดับเซลล์

เจริญเติบโตของพืชและเจริญเติบโตผ่านการสังเคราะห์กระบวนการที่แปลงแสงแดดให้เป็นพลังงาน ในระหว่างการสังเคราะห์แสงพืชปล่อยสิ่งที่เรียกว่าการเรืองแสง - แสงที่มองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่ที่ตรวจพบจากดาวเทียมที่โคจรรอบหลายร้อยไมล์เหนือโลก นักวิทยาศาสตร์นาซาได้สร้างตอนนี้วิธีการที่จะทำให้ข้อมูลดาวเทียมนี้เป็นแผนที่โลกของปรากฏการณ์ที่ลึกซึ้งในรายละเอียดมากขึ้นกว่าที่เคย
สุขภาพพืชใช้พลังงานจากแสงแดดเพื่อดำเนินการสังเคราะห์และกลับมาปล่อยบางส่วนของแสงที่เรืองแสงเป็นลม แต่ measureable ในระยะสั้นเรืองแสงมากมายบ่งชี้ว่าการสังเคราะห์แสงของพืชที่ใช้งานและการทำงานที่ดีในขณะที่แสงน้อยหรือไม่มีเลยก็หมายความว่าพืชจะเครียดหรือปิด แผนที่ของปรากฏการณ์ให้นักวิทยาศาสตร์มองโดยตรงที่สุขภาพพืช

แผนที่ใหม่ - ผลิตโดยโจแอนนาช่างไม้จากอวกาศกอดดาร์ดศูนย์การบินใน Greenbelt แมริแลนด์และเพื่อนร่วมงาน - โม้เพิ่มขึ้น 16 เท่าในความละเอียดเชิงพื้นที่และเพิ่มขึ้นสามเท่าในชั่วขณะความละเอียดกว่าแผนที่หลักฐานของแนวคิดแรก ปล่อยออกมาในปี ค.ศ.2011 จากเครื่องดนตรีดาวเทียมที่แตกต่างกัน ปรับปรุงการวัดระดับโลกที่อาจมีผลกระทบต่อเกษตรกรที่สนใจในการบ่งชี้ต้นของความเครียดพืชและนิเวศน์วิทยาที่กำลังมองหาเพื่อทำความเข้าใจพืชและกระบวนการระดับโลกวัฏจักรคาร์บอน

"เป็นครั้งแรกที่เราสามารถที่จะเปลี่ยนแปลงทั่วโลก map ในการเรืองแสงมากกว่าหลักสูตรของเดือนเดียว" Joiner กล่าวว่า "สิ่งนี้จะช่วยให้เราใช้ในการสังเกตการเรืองแสงตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนแปลงในความยาวของฤดูการเจริญเติบโต."

การเจริญเติบโตและพืชรวมทั้งการอพยพไปทางทิศเหนือของเจริญเติบโตของพืชในช่วงฤดู​​ใบไม้ผลิของซีกโลกเหนือเป็นที่สังเกตแล้วโดยทางอ้อมโดยใช้ข้อมูลดาวเทียมวัด "เขียว" ของแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวโลก วัดเรืองแสงประกอบการวัดความอ่อนหัดโดยให้ข้อมูลโดยตรงและโดยทันทีเกี่ยวกับการผลิตพืช ยกตัวอย่างเช่นนักวิจัยเห็นต้นไม้เริ่มต้นที่จะปิดตัวลงในฤดูใบไม้ร่วงก่อนที่ใบของพวกเขาหันสี นอกจากนี้ยังตรวจพบอย่างชัดเจนเจริญเติบโตของพืชในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิที่อบอุ่นของปี ค.ศ.2012

แผนที่เป็นไปได้เนื่องจากการพัฒนาของวิธีการใหม่ที่จะระบุสัญญาณเรืองแสงจางมากที่เก็บรวบรวมโดยเครื่องตรวจวัดโอโซนทั่วโลก 2 (GOME-2) เมื่อเครื่องดนตรี Metop-A, ยุโรปอุตุนิยมวิทยาดาวเทียม การได้มาซึ่งการวัดมีความซับซ้อนโดยสัญญาณเรืองแสงผสมกับที่ของแสงแดดที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกและเมฆและการดูดซึมของแสงแดดโดยก๊าซในชั้นบรรยากาศ

เพื่อระบุเรืองแสง, ช่างไม้และเพื่อนร่วมงานใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าว่าแต่ละสัญญาณเหล่านี้มีลายเซ็นของตัวเองไม่ซ้ำกันสเปกตรัมคล้ายกับลายนิ้วมือ - ไม่ว่าจะจากการเรืองแสง, พื้นผิวโลกหรือบรรยากาศ ตรงกับลายนิ้วมือที่เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงและนักวิทยาศาสตร์สามารถหยอกล้อออกข้อมูลที่จากส่วนที่เหลือของแสง

Detangling สัญญาณจากอิทธิพลของบรรยากาศเป็นความซับซ้อนที่ไม่ได้อยู่ในการสำรวจวิจัยในปี ค.ศ.2011 เมื่อช่างไม้และเพื่อนร่วมงานในการทำแผนที่ระดับโลกคนแรกที่พิสูจน์แล้วว่าแนวคิดของที่ดินวัดเรืองแสงของพืชทั่วโลกจากอวกาศ การศึกษาอาศัยข้อมูลจากสเปกโตรมิเตอร์บนเรือดาวเทียมของญี่ปุ่นที่เรียกว่า ดาวเทียมสังเกตก๊าซเรือนกระจก (GOSAT) นักวิจัยวิเคราะห์ส่วนสีเข้มผิดปกติของส่วนอินฟราเรดสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ที่มีแสงพื้นหลังเล็ก ๆ น้อย ๆ ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะเห็นความแตกต่างของสัญญาณแสงจาง ๆ

แม้จะมีความซับซ้อนของวิธีการใหม่ที่ช่วยให้สำหรับการวัดบ่อยมากขึ้นความสามารถในการผลิตแผนที่ความละเอียดสูง ข้อสังเกตก่อนหน้านี้ GOSAT อาศัยข้อมูลค่าเฉลี่ยทั่วพื้นที่ 200 ตารางกิโลเมตรทุกเดือน ขณะนี้มี GOME-2 นักวิทยาศาสตร์เฉลี่ยข้อมูลผ่านพื้นที่เพียง 50 ตารางกิโลเมตรเกี่ยวกับทุก 10 วัน การศึกษาที่ได้รับการตีพิมพ์ออนไลน์สำหรับการทบทวนในเดือนเมษายนในเทคนิคการวัดบรรยากาศ

"ตัวอย่างแม่นยำมากขึ้นและบ่อยมากขึ้นมีคุณค่าทำให้เราสามารถซูมในภูมิภาคที่มีสัญญาณเรืองแสงสูงสุด" Joiner กล่าวว่า "ข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ทำการเกษตรในสหรัฐอเมริกามิดเวสต์เป็นบางส่วนของดินแดนที่มีประสิทธิผลมากที่สุดในโลก. เรายังสามารถมีความสัมพันธ์ของเราดาวเทียมวัดเรืองแสงกับข้อสังเกตอาคารที่ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นำขึ้นโดยพืช."

การวิจัยยังเป็นการปูเส้นทางสำหรับการศึกษาการเรืองแสงตามการวัดจากการสังเกตบรรยากาศหรือเรืองแสงเฉพาะในอนาคต ข้อสังเกตดังกล่าวอาจมาจากNASA Orbiting Carbon Observatory-2 ภารกิจออกแบบมาเพื่อวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จะเปิดตัวไม่เร็วกว่ากรกฎาคม ค.ศ.2014 และภารกิจสำรวจองค์การอวกาศยุโรปของสารเรืองแสงซึ่งจะได้รับการคัดเลือกในปี ค.ศ.2015 สำหรับการเปิดตัวในช่วงปลาย ทศวรรษ

ขอขอบคุณข้อมูลจากNASA
ขอบคุณครับ

1 ความคิดเห็น:

  1. หากไม่เห็นรูปเข้าไปที่:
    http://www.nasa.gov/sites/default/files/chlorofluorescence_labeled.jpg
    ครับ

    ตอบลบ

แสดงความคิดเห็นได้เลยครับ :)