‎Nueva Visión de la NASA Sobre la Vida Secreta de las Plantas‎

‎Vida. Es único lo que, hasta ahora, hace único entre los miles de otros planetas que hemos descubierto la Tierra. Desde el otoño de 1997, satélites de la NASA a nivel mundial y continuamente observado que toda la vida vegetal en la superficie de la Tierra y el Océano. Durante la semana del 13 al 17 de noviembre, la NASA es compartir historias y videos sobre cómo esta visión de la vida desde el espacio es fomentar el conocimiento de nuestro Planeta y la búsqueda de vida en otros mundos.‎

‎De bosques tropicales en tierras de cultivo, los bosques boreales de manglares, NASA tendrá una nueva mirada en la vegetación terrestre en nuestro planeta de vida durante los próximos dos años con varios instrumentos únicos en el espacio. Las misiones ayudarán a los científicos a investigar el papel de las plantas en c

Carbono de la Tierra y los Ciclos de Agua.

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‎Desde la década de 1970, la NASA ha estudiado la vida desde el espacio con satélites tales como Landsat, Terra y Aqua Suomi National Polar-orbiting Asociación de la NASA/NOAA.

Los científicos han utilizado estos datos junto con observaciones de la nave Espacial Internacional para llevar a cabo una amplia gama de la investigación, desde detección de expansión hacia el Norte de los bosques en el Ártico a quemada cómo recuperar áreas de monitoreo de incendios forestales.

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‎En general, los instrumentos actualmente en órbita dan su trabajo mediante la detección de la luz del Sol reflejada de la superficie de la Tierra, como una cámara hace. Pero los nuevos instrumentos que se pondrán en marcha en los próximos dos años tendrá un nuevo enfoque más activo para sondear nuevas preguntas sobre vegetación y cómo está cambiando. Dos de estas misiones de la NASA utilizará instrumentos de láser que miden la altura de los árboles, mientras que un tercero monitoreará temperatura para proporcionar penetraciones en sanidad vegetal.

‎Nuevas misiones de la NASA estudiará los ecosistemas forestales, como estos árboles a lo largo del río de Kuskokwim cerca de McGrath, Alaska.‎

‎Créditos: NASA/Peter Griffith‎

‎Mediciones láser de árboles‎

‎Mientras que el alcance global de estos ecosistemas se ha trazado de imágenes de satélite, mapas existentes no pueden determinar son la altura de los árboles, o la estructura de sus cubiertas, es decir, la tercera dimensión.

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‎Dos misiones usará lasers portados por el espacio para medir la altura del árbol: un instrumento montado en la estación espacial internacional, llamado la ‎‎Investigación Global de la dinámica del ecosistema (GEDI)‎‎; y un satélite llamado el ‎‎hielo, nubes y tierra elevación satélites-2 (ICESat-2)‎‎, que se centrará en la medición de la nieve y el hielo, pero también medirá los bosques del planeta. Con los datos que fluyen en ambos instrumentos, científicos planean desarrollar un mapa tridimensional de la vegetación de la Tierra.

‎Conociendo la extensión de bosques de mapas existentes, así como las alturas del dosel de los nuevos instrumentos, los investigadores luego podrán estimar cuánto materia vegetal y por lo tanto la cantidad de Carbono, está presente. Como los árboles crecen, absorben el carbono de la atmósfera, haciendo bosques un jugador clave en el ciclo global del carbono. Con el tiempo, estas misiones pueden ayudar a dar pistas de los científicos y la cantidad de Carbono que están absorbiendo de bosques de crecimiento, cómo está siendo liberado a la Atmósfera a través de incendios forestales y la deforestación.

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‎"Combinando el ICESat-2 con GEDI, vamos a tener una nueva visión del estado de la Biosfera de nuestro Planeta," dijo Tom Neumann, el científico adjunto del proyecto del ICESat-2 proyecto Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

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‎Para Ralph Dubayah, investigador principal de GEDI de la Universidad de Maryland, la misión GEDI responderá preguntas sobre la Biomasa de los árboles en una región determinada y el impacto de la deforestación y la reforestación en la cantidad de Dióxido de Carbono en la Atmósfera . GEDI también será cuantificar cómo la disposición vertical de hojas y ramas en un bosque afecta la Calidad del Hábitat y la Biodiversidad.

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‎Mientras que ambas misiones utilizan detección de luz y que van de la tecnología (LIDAR), que es como el radar, pero con el laser de luz en lugar de ondas de radio — el instrumento GEDI utiliza una longitud de onda del infrarrojo cercano. Esta región de longitud de onda es óptima para medir la vegetación porque refleja en las hojas, y una porción de esta refleja la luz abre camino hacia el sensor. Los pulsos de láser infrarrojo cercano también mejoran lo que pueden penetrar a través de marquesinas de árbol para reflejar el suelo, que es una medida necesaria para determinar la altura de los árboles.

‎El instrumento GEDI, que está diseñado para capturar la estructura vertical de los bosques incluso en bosques más densos de la Tierra, está construyendo en una habitación en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.‎

‎Créditos: NASA

‎Equipo de GEDI ha trabajado para optimizar el ancho de pulso de su sistema, longitud de onda, muestreo tamaño patrón y huella para cubrir tantas áreas boscosas como sea posible. Tres láseres de GEDI se pulsará 242 veces por segundo, muestreo láser 10 pistas repartidos por una franja de 3,7 millas (6 kilómetros) en la superficie de la Tierra. Porque GEDI volará en la Estación Espacial Internacional, su trayectoria orbital se concentrará en regiones de latitudes medias y tropicales de la Tierra, donde se almacena la mayoría del Carbono de los Bosques.

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‎ICESat-2, que orbitan de Polo a Polo, reunirá datos sobre capas de hielo de la Tierra, el hielo marino y los glaciares con su cobertura global cerca. En lugar de utilizar luz infrarroja, Instrumento de Avanzada Topográfico Laser Altímetro Sistema (ATLAS) de ICESat-2 utilizará luz verde, visible. ATLAS tiene dos láseres, sólo uno de los cuales funciona a la vez. El láser sin funcionar es un repuesto a bordo. La operación láser de pulso 10.000 veces por segundo y generar seis pistas. Mientras viaja sobre las latitudes medias, los científicos utilizarán ATLAS para medir regiones con vegetación específicas, complementando las mediciones de GEDI y crear un mapa tridimensional más completo de la vegetación de la Tierra.

‎ICESat-2 (ilustrado aquí), programado para lanzar en otoño 2018, medirá la altura de la superficie de la Tierra desde el espacio.‎

‎Créditos: NASA

‎Los fotones, o partículas de luz de láser verde de ICESat-2 refleja de lo que está por debajo de ellos, incluyendo las copas de árboles, ramas y hojas, y, si hay espacio libre en el dosel — del suelo.

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‎"Si se pueden separar estos dos — los fotones reflejaban desde la Tierra, de los fotones reflejados de las copas de los árboles, se puede medir la altura del árbol, que es genial," Neumann dijo. Sin embargo, no siempre es posible separar las copas de los árboles de la selva baja, especialmente con una longitud de onda visible.

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‎"Si el dosel del árbol es demasiado denso, no podemos vemos la Tierra, así que usted no puede medir la altura de los árboles", dijo Neumann. "Si la Copa de árbol es muy escasa, no podemos ver los árboles porque es un árbol en medio del campo, y las probabilidades de golpear a ese árbol no son tan buenas."

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‎Porque láseres de GEDI operan en el infrarrojo cercano y tienen suficiente poder para penetrar bosques densos con cada disparo, el instrumento puede medir con mayor precisión estructura del bosque aún en áreas que tienen un dosel denso.

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‎Las mediciones de vegetación de GEDI ayudará a cerrar una brecha crítica en nuestra actual comprensión de cómo el Carbón es almacenado y emitido en el tiempo por los bosques y otros ecosistemas. El proceso juega un papel enorme, en definitiva, en cuánto Dióxido de Carbono se acumula en la Atmósfera.

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‎"El objetivo central de la ciencia de GEDI es proporcionar los datos que podamos abordar precisamente esta cuestión", dijo Dubayah. «GEDI es el primer Lidar alguna vez a volar que ha sido optimizado para las mediciones de la vegetación».

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‎Armado con esta información, los científicos serán capaces de hacer un trabajo mucho mejor previsión de las concentraciones de Dióxido de Carbono Atmosférico en el futuro, él dijo y en la comprensión de la función de las actividades Humanas sobre el Ciclo del Carbono.

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‎Las nubes son otro obstáculo para las misiones el ICESat-2 y GEDI. En cualquier día, la Tierra es alrededor del 50% cubierto de nubes. Así, en vez de medir las copas de los árboles, estos sistemas Lidar medirá las cimas de las nubes que reflejan el pulso de láser. Tener dos sistemas de medición de vegetación ayudará a llenar estas lagunas de datos nublado. Mediante la combinación de los datos, los científicos tendrá una mejor visión del estado de la vegetación de la Tierra.

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‎Aunque las dos misiones están optimizadas para diferentes objetivos científicos, trabajarán juntos para crear un mapa de altura más preciso de la vegetación de la Tierra — un conjunto de datos que puede ayudar a responder Dubayah preguntas.

‎Tomar la temperatura de las plantas

‎Sabiendo cuánta vegetación está presente en la Tierra no indica si es o no esa vegetación saludable. Cómo la vegetación cambia debido a las tensiones causadas por la disponibilidad de agua es la ciencia clave que debe abordar el ‎‎Experimento de Radiómetro Térmico entre Ecosistema en la Estación Espacial (ECOSTRESS)‎‎.

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‎Como las plantas toman Dióxido de Carbono para la Fotosíntesis, liberan agua a través de la evapotranspiración de los poros de la hoja, que ayuda a enfriar el calor del Sol, tanto como a los humano el sudor nos enfría. Y al igual que los seres humanos, si las plantas no reciben suficiente agua, puede sobrecalentarse

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‎La planta de poros abiertos y cerrados en respuesta a la disponibilidad de agua y estrés térmico. Cuando están abiertos, las plantas toman Dióxido de Carbono y pierden agua. Cuando están cerradas, las plantas deja de tomar Dióxido de Carbono (es decir, crecimiento), pero también dejan de perder agua. Si sabemos que las plantas pierden agua, sabemos que está el Dióxido de Carbono y viceversa.

 Datos de ECOSTRESS ayudarán a los científicos a comprender la absorción de Dióxido de Carbono por las plantas en el transcurso de un día típico. Por ejemplo, si se trata de una tarde caliente y seca, algunas plantas pueden cerrar su absorción de Dióxido de Carbono y uso de agua en la tarde.

ECOSTRESS será capaz de detectar estos tipos de respuestas. Satélites de órbita polar actuales sólo pueden proporcionar una instantánea única de liberación de agua y absorción de Dióxido de Carbono cada día, a la misma hora del día, por lo que los científicos tienen que estimar cómo se traduce esa instantánea de una sola vez a lo largo de todo el día.

‎‎El instrumento ECOSTRESS, que estudiará cómo la vegetación cambia debido a las tensiones causadas por la disponibilidad de agua.‎‎

‎‎Créditos: NASA-JPL/Caltech‎‎

‎ECOSTRESS medirá las temperaturas de la planta desde el espacio para detectar la naturaleza de refrigeración de agua evaporada por las plantas, o la falta de ella. Nos dirá la cantidad de agua que usan de diferentes plantas y necesitan y cómo reaccionan al estrés ambiental de escasez de agua.

Además de su Carbono y Ciclo del Agua ciencia objetivos, también se estudian como la biosfera terrestre de la Tierra está respondiendo a los cambios en la disponibilidad de agua.

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‎Desde su único orbital, ECOSTRESS observarán el mismo lugar en la Tierra todos los días a diferentes horas del día durante un mínimo de un año, permitiendo a los científicos a seguir los cambios en la dinámica de la planta de agua en el transcurso de un día típico.

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‎"ECOSTRESS permitirá una investigación detallada en el uso de agua de planta durante todo el día," dijo Josh Fisher, a cargo de la Ciencia de la Misión de la NASA Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California. "Por otra parte, podremos comprender mejor cómo ciertas regiones están siendo afectados por la sequía. Esto podría tener implicaciones importantes para la gestión de sistemas agrícolos o bosques."

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‎ECOSTRESS también proporcionará ideas claves en enlaces entre el agua y los Ciclos del Carbono de la Tierra mediante la identificación de zonas de nuestro planeta que requieren más o menos agua por la cantidad de Dióxido de Carbono que toman.

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‎Lo Principal de ECOSTRESS Investigator Simon Hook de JPL empezó a desarrollar el radiómetro infrarrojo térmico para ECOSTRESS hace varios años. ECOSTRESS rastreará la energía usada en el agua que se evapora en combinación con otros factores que afectan la evaporación, tales como temperatura y humedad.

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‎Los datos de ECOSTRESS serán utilizados por los Ecólogos, Hidrólogos, Meteorólogos y otros científicos, así como las comunidades de gestión agrícolas y agua. De hecho, el equipo de ciencia ECOSTRESS incluye a científicos del Departamento de agricultura de Estados Unidos. Recolectarán datos en píxeles mide un poco más de 200 pies (70 metros) en un lado, del tamaño de un gran patio, pequeña granja o parte de una granja grande. Esta escala de la información también puede ser útil para la investigación de aplicaciones sobre los efectos de la sequía sobre la vegetación natural; por ejemplo, para identificar que tipos de árboles son más vulnerables a morir primero.

‎La NASA y sus socios planean a aún más las misiones futuras en los próximos años para avanzar en lo que sabemos sobre los ecosistemas de la Tierra. Por ejemplo, la agencia se ha asociado con la organización de investigación espacial de India para el desarrollo de la misión de la NASA ISRO sintético Aperture Radar (NISAR) que rutinariamente proporcionará observaciones sistemáticas de Tierra y cubiertas de hielo las superficies al menos dos veces cada 12 días, lo que permite una mayor comprensión científica de los procesos dinámicos que impulsan el sistema de la Tierra y riesgos naturales, así como proporcionar acciones concretas de apoyo para la recuperación y respuesta a desastres.

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‎NISAR complementará GEDI, ICESat-2 y ECOSTRESS. Con su capacidad de ver a través de las nubes, será capaz de ayudar a medir la cantidad de Carbono almacenado en los bosques, la pérdida de bosques debido a disturbio y la extensión de las zonas agrícolas y humedales áreas en todo el mundo.‎

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By Lacey Young
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
and Alan Buis
NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.

Last Updated: Nov. 17, 2017

Editor: Sara Blumberg

Traducción: El Quelonio Volador‎

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