ECOSTRESS misurerà la temperatura delle piante dallo spazio. Gli scienziati saranno in grado di utilizzare i dati sulla temperatura per capire meglio di quanto hanno bisogno le piante acquatiche e come rispondono alla carenza d'acqua. Credito:USDA
I medici imparano molto sulla salute dei loro pazienti misurando loro la temperatura. Una temperatura elevata, o febbre, può essere un segno di malattia. Lo stesso vale per le piante, ma le loro temperature su scala globale sono più difficili da misurare rispetto alle temperature delle singole persone.
che sta per cambiare, grazie ad un nuovo strumento della NASA che presto sarà installato sulla Stazione Spaziale Internazionale chiamato ECOSTRESS, o ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment sulla stazione spaziale. ECOSTRESS misurerà la temperatura delle piante dallo spazio. Ciò consentirà ai ricercatori di determinare l'uso dell'acqua delle piante e di studiare come le condizioni di siccità influenzano la salute delle piante.
Le piante attingono acqua dal suolo, e poiché sono riscaldati dal sole, l'acqua viene rilasciata attraverso i pori delle foglie delle piante attraverso un processo chiamato traspirazione. Questo raffredda la pianta, tanto quanto la sudorazione fa negli esseri umani. Però, se non c'è abbastanza acqua a disposizione delle piante, chiudono i loro pori per conservare l'acqua, facendo aumentare le loro temperature.
Le piante usano quegli stessi pori per assorbire l'anidride carbonica dall'atmosfera per la fotosintesi, il processo che usano per trasformare l'anidride carbonica e l'acqua nello zucchero che usano come cibo. Se continuano a riscontrare una disponibilità di acqua insufficiente, o "stress idrico, " alla fine muoiono di fame o si surriscaldano, e morire.
I dati ECOSTRESS mostreranno questi cambiamenti nelle temperature delle piante, fornendo informazioni sulla loro salute e sull'uso dell'acqua mentre c'è ancora tempo per i gestori delle risorse idriche per correggere gli squilibri idrici agricoli.
"Quando una pianta è così stressata da diventare marrone, spesso è troppo tardi per riprendersi, " disse Simon Hook, Investigatore principale ECOSTRESS presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. "Ma misurare la temperatura della pianta ti consente di vedere che una pianta è stressata prima che raggiunga quel punto".
Una simulazione dei dati di temperatura della superficie terrestre di ECOSTRESS intorno al Salton Sea della California (area blu scuro, superiore sinistro). Le aree più fresche appaiono in blu e verde, le aree più calde sono in giallo e rosso. La regione a sud del lago che appare verde è per lo più campi agricoli, e le altre aree circostanti sono deserte. I dati sulla temperatura della superficie terrestre di ECOSTRESS verranno utilizzati per creare un prodotto di evapotraspirazione che può essere utilizzato per monitorare lo stress delle piante. Credito:NASA / JPL-Caltech
Queste misurazioni della temperatura sono anche considerate un indicatore precoce di potenziali siccità. Quando le piante in una determinata area iniziano a mostrare segni di stress idrico a causa dell'elevata temperatura, è probabile che sia in corso una siccità agricola. Avere questi dati in anticipo offre alla comunità agricola la possibilità di prepararsi e/o rispondere di conseguenza.
"ECOSTRESS ci consentirà di monitorare i rapidi cambiamenti nello stress delle colture a livello di campo, consentire stime più tempestive e più accurate di come saranno influenzati i rendimenti, " ha detto Martha Anderson, un membro del team scientifico ECOSTRESS presso il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti a Beltsville, Maryland. "Anche lo stress idrico a breve termine, se si verifica durante una fase critica della crescita delle colture, può avere un impatto significativo sulla produttività."
ECOSTRESS farà l'autostop per la stazione spaziale su un contratto della NASA, La missione di rifornimento cargo SpaceX è prevista per il lancio dalla stazione aeronautica di Cape Canaveral in Florida il 29 giugno. Una volta arrivato, sarà installato roboticamente all'esterno del Japanese Experiment Module Exposed Facility Unit della stazione.
Nel corso del prossimo anno, ECOSTRESS utilizzerà l'esclusiva orbita terrestre bassa della stazione spaziale per raccogliere dati su più aree di terra in diverse ore del giorno. Lo strumento produrrà immagini dettagliate di aree di 43 per 76 iarde (40 per 70 metri), circa le dimensioni di una piccola fattoria, ogni tre-cinque giorni.
Altri strumenti nello spazio possono effettuare misurazioni con lo stesso livello di dettaglio o in momenti diversi della giornata, ma non entrambi. La doppia capacità di ECOSTRESS lo rende particolarmente importante per gli scienziati che cercano di comprendere meglio i nostri ecosistemi naturali e per altri che lavorano per migliorare la sicurezza alimentare e la gestione delle risorse idriche.
"Poiché le risorse idriche diventano più critiche per la nostra popolazione in crescita, dobbiamo tenere traccia con precisione di quanta acqua hanno bisogno le nostre colture, " ha affermato il responsabile scientifico di ECOSTRESS Josh Fisher del JPL. "Abbiamo bisogno di sapere quando le piante stanno diventando sensibili alla siccità, e dobbiamo sapere quali parti dell'ecosistema sono più vulnerabili a causa dello stress idrico".
Sebbene non faccia parte della sua missione primaria, I dati sulla temperatura ECOSTRESS saranno preziosi anche per altri studi che richiedono informazioni sulla temperatura, come rilevare e caratterizzare i vulcani, incendi e ondate di calore.
