Neue NASA-Mission zur Erfassung von Pflanzenwassernutzung aus dem Weltraum

NASA JUNE 19 – Ärzte erfahren viel über die Gesundheit ihrer Patienten, indem sie ihre Temperatur messen. Eine erhöhte Temperatur oder Fieber kann ein Zeichen von Krankheit sein. Das Gleiche gilt für Pflanzen, aber ihre Temperaturen im globalen Maßstab sind schwieriger zu messen als die Temperaturen einzelner Menschen.

Das wird sich bald ändern, dank eines neuen NASA-Instruments, das bald auf der Internationalen Raumstation ECOSTRESS installiert werden wird, oder ECOSystem Space Borne Thermal Radiometer Experiment auf der Raumstation. ECOSTRESS wird die Temperatur von Pflanzen aus dem Weltraum messen. Dies wird es Forschern ermöglichen, den Wasserverbrauch von Pflanzen zu bestimmen und zu untersuchen, wie Dürrebedingungen die Pflanzengesundheit beeinflussen.

Pflanzen ziehen Wasser aus dem Boden und wenn sie von der Sonne erhitzt werden, wird das Wasser durch Poren auf den Blättern der Pflanzen durch einen Prozess namens Transpiration freigesetzt. Dies kühlt die Pflanze ab, ähnlich wie das Schwitzen beim Menschen. Wenn den Pflanzen jedoch nicht genügend Wasser zur Verfügung steht, schließen sie ihre Poren, um Wasser zu sparen, wodurch ihre Temperaturen steigen.

Pflanzen nutzen die gleichen Poren, um Kohlendioxid aus der Atmosphäre für die Photosynthese aufzunehmen – den Prozess, mit dem sie Kohlendioxid und Wasser in den Zucker verwandeln, den sie als Nahrung nutzen. Wenn sie weiterhin unzureichende Verfügbarkeit von Wasser oder “Wasserstress” erfahren, verhungern oder überhitzen sie schließlich und sterben.

ECOSTRESS-Daten zeigen diese Veränderungen der Temperaturen der Pflanzen und geben Einblick in ihre Gesundheit und Wassernutzung, während es für Wassermanager noch Zeit ist, Ungleichgewichte in der Landwirtschaft zu korrigieren.

“Wenn eine Pflanze so gestresst ist, dass sie braun wird, ist es oft zu spät, um sich zu erholen”, sagte Simon Hook, ECOSTRESS Principal Investigator am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. “Aber wenn man die Temperatur der Pflanze misst, sieht man, dass eine Pflanze gestresst ist, bevor sie diesen Punkt erreicht.”

Diese Temperaturmessungen gelten auch als Frühindikator für mögliche Dürreperioden. Wenn Pflanzen in einem bestimmten Gebiet Anzeichen von Wasserstress durch erhöhte Temperatur zeigen, ist wahrscheinlich eine Dürre in der Landwirtschaft im Gange. Wenn diese Daten im Voraus zur Verfügung stehen, hat die landwirtschaftliche Gemeinschaft die Möglichkeit, sich vorzubereiten und / oder entsprechend zu reagieren.

“ECOSTRESS wird uns erlauben, schnelle Veränderungen der Pflanzenbelastung auf der Feldebene zu überwachen und frühere und genauere Schätzungen darüber zu ermöglichen, wie sich die Erträge auswirken”, sagte Martha Anderson, Mitglied des ECOSTRESS-Wissenschaftsteams beim US-Landwirtschaftsministerium in Beltsville, Maryland . “Selbst kurzfristige Feuchtigkeitsbelastungen können, wenn sie während eines kritischen Wachstumsstadiums auftreten, die Produktivität erheblich beeinträchtigen.

” ECOSTRESS wird mit einer von der NASA beauftragten SpaceX-Frachtnachschub-Mission, die am 29. Juni von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida starten soll, zur Raumstation gebracht. Sobald sie angekommen ist, wird sie roboterhaft an der Außenseite des japanischen Bahnhofs installiert Experimentiermodul Exposed Facility Unit. Im Laufe des nächsten Jahres wird die ECOSTRESS die einzigartige niedrige Erdumlaufbahn der Raumstation nutzen, um Daten zu verschiedenen Tageszeiten über mehrere Landbereiche zu sammeln.

Das Gerät wird detaillierte Bilder von so kleinen Bereichen wie 40 mal 70 Meter – etwa so groß wie eine kleine Farm – alle drei bis fünf Tage erstellen. Andere Instrumente im Weltraum können Messungen mit demselben Detaillierungsgrad oder zu verschiedenen Tageszeiten durchführen – aber nicht beides. Die doppelte Fähigkeit von ECOSTRESS macht es besonders wichtig für Wissenschaftler, die versuchen, unsere natürlichen Ökosysteme und andere, die auf eine verbesserte Ernährungssicherheit und Wasserressourcenmanagement hinarbeiten, besser zu verstehen.

 “Da die Wasserressourcen für unsere wachsende Bevölkerung immer kritischer werden, müssen wir genau verfolgen, wie viel Wasser unsere Pflanzen brauchen”, sagte JOS Fisher von JPL, Leiter der ECOSTRESS-Wissenschaft. “Wir müssen wissen, wann Pflanzen für Dürren anfällig werden, und wir müssen wissen, welche Teile des Ökosystems aufgrund von Wasserstress anfälliger sind.” Obwohl sie nicht Teil ihrer primären Mission sind, werden ECOSTRESS-Temperaturdaten auch für andere Studien wertvoll sein, die Temperaturinformationen benötigen, wie zum Beispiel die Erkennung und Charakterisierung von Vulkanen, Waldbränden und Hitzewellen.

 JPL baute und leitet die ECOSTRESS-Mission für die NASA-Abteilung für Erdwissenschaften in der Abteilung für wissenschaftliche Mission im NASA-Hauptquartier in Washington. ECOSTRESS wird vom NASA-Programm “Earth System Science Pathfinder” gesponsert, das vom Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, verwaltet wird.