Нелегко побачити зелений колір. Океанська суміш планктону, водоростей і бактерій поглинає величезну кількість вуглекислого газу, виробляючи 50% кисню на Землі. Але десятиліттями супутники для спостереження за Землею не могли розрізнити багато видів, що утворюють зелену гущу. Це перешкоджало спробам вивчити, як плаваючі рослини впливають на клімат і як глобальне потепління впливає на цей фундаментальний компонент кліматичної системи.
Супутник Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) вартістю 964 мільйони доларів збирається змінити це. Після затримок через пандемію та чотирьох спроб скасування з боку адміністрації колишнього президента Дональда Трампа його планують запустити не раніше 6 лютого з мису Канаверал, штат Флорида, на борту ракети Falcon 9. Опинившись на орбіті, він буде досліджувати рослини, що плавають в океані, а також серпанки дрібних частинок над ним, що є ще одним великим впливом на клімат.
«Ми більше не будемо обмежені технологічно», — каже Коллін Реслер, оптичний океанограф з Коледжу Боудойн. «Ми будемо обмежені своїми ідеями».
Основним інструментом супутника є перша «гіперспектральна» камера NASA, яка виконує масштабну геонаукову місію. Замість того, щоб збирати відбите світло лише за кількома окремими каналами, як-от червоні, зелені та сині конуси людського ока, інструмент розділяє світло на понад 200 каналів, включаючи багато відтінків зеленого, які можуть розрізняти різні пігменти, які використовує фітопланктон. Залежно від їх виду та місця існування.
Роль PACE в місії
«Наразі ми маємо на орбіті коробку кольорових олівців із лише вісьмома кольоровими олівцями», — каже Джеремі Верделл, головний дослідник місії в Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA. «З PACE ми отримуємо коробку олівців із 200 різними кольорами».
Вивчаючи поєднання видів фітопланктону, PACE має допомогти відповісти на ключове кліматичне питання, каже Реслер. Великий фітопланктон, який домінує в холодніших водах, є оплотом зберігання вуглецю.
«Ці справді великі клітини поїдає великий зоопланктон, а потім вони вирощують справді великі кали», — каже вона. Вуглець у відходах, швидше за все, досягне дна океану та залишиться безпечним секвестром. У теплих водах на нижчих широтах процвітає дрібніший фітопланктон. Але вуглець у його відходах, як правило, поглинається мікробами та зрештою викидається назад в атмосферу. Моделі припустили, що цей менший планктон може розширюватися до полюсів із глобальним потеплінням; PACE могла перевірити, чи справджуються ці побоювання.
Чітке кольорове бачення PACE також має допомогти йому відстежувати вплив людини на озера, річки та узбережжя. Відокремлюючи природні види від бактерій або розчинених органічних речовин, пов’язаних зі стоком стічних вод чи добрив. І він досліджуватиме роль, яку вири, кілометрові завихрення бурхливої води, відіграють у русі видів планктону та поживних речовин, від яких вони залежать.
Супутник відновить здатність НАСА вивчати ще один ключовий фактор клімату: маленькі аерозольні частинки та хмари, які відбивають близько 90% сонячного світла в космос. NASA все ще переживає втрату супутника Glory вартістю 424 мільйони доларів. Який зазнав аварії незабаром після запуску в 2011 році. На ньому був удосконалений поляриметр, призначений для захоплення поляризованого світла, у якому всі хвилі вібрують в одній площині. Сонячне світло, хаотично відбиваючись від землі та хмар, має тенденцію втрачати будь-яку поляризацію. Але оскільки аерозольні частинки є дискретними та компактними, вони відбивають поляризоване світло та яскраво вискакують.
Браян Кернс, заступник наукового співробітника PACE в Інституті космічних досліджень імені Годдарда NASA, який також очолював розробку приреченого інструменту Glory, каже, що на новому супутнику є два «маленьких, але потужних» поляриметри, які «отримують майже все, що ви хотіли, у набагато більшому обсязі».
Аерозолі
Визначаючи тип, розмір і кількість частинок, два поляриметри повинні заповнити перелік аерозолів. Включаючи невловимі, такі як морські бризки над океаном. За словами Кернса, прилади також мають показати, як аерозолі впливають на ріст і тривалість життя хмар. Це може вплинути на швидкість потепління. Наразі дослідники обговорюють, наскільки екологічно чисті види транспортного палива пригнічують утворення світловідбиваючих хмар над океаном, тим самим сприяючи глобальному потеплінню.
Джеймс Хансен, відомий колишній кліматолог НАСА, який зараз працює в Колумбійському університеті, вітає нову увагу до аерозолів. Хансен нещодавно опублікував роботу, в якій припускає, що глобальне потепління прискорюється, оскільки забруднення зменшується.
«Оскільки світ усвідомлює скрутне кліматичне становище, з яким ми стикаємося, вони будуть жаліти, що не мають монітора аерозольного впливу на клімат».
Поляриметри, виготовлені з готових компонентів, можуть прослужити лише кілька років, але основний прилад PACE може працювати десятиліття або більше. Рослер довго чекала, яка витратила всю свою кар’єру на підготовку до цього зеленого виду з космосу.
«Досягнення PACE полягає в тому, що він наближає можливості спостереження майже до того, що я можу робити в лабораторії. Це справді вражає».