ECOSTRESS kommer att mäta temperaturen på växter från rymden. Forskare kommer att kunna använda dessa temperaturdata för att bättre förstå hur mycket vattenväxter behöver och hur de reagerar på vattenbrist. Kredit:USDA
Läkare lär sig mycket om sina patienters hälsa genom att ta deras temperatur. En förhöjd temperatur, eller feber, kan vara ett tecken på sjukdom. Detsamma gäller växter, men deras temperaturer på global skala är svårare att mäta än temperaturen hos enskilda människor.
Det är på väg att ändras, tack vare ett nytt NASA-instrument som snart kommer att installeras på den internationella rymdstationen kallat ECOSTRESS, eller ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station. ECOSTRESS kommer att mäta temperaturen på växter från rymden. Detta kommer att göra det möjligt för forskare att fastställa växtvattenanvändning och att studera hur torka påverkar växternas hälsa.
Växter drar in vatten från jorden, och när de värms upp av solen, vattnet frigörs genom porer på växternas blad genom en process som kallas transpiration. Detta kyler ner växten, ungefär som svettning gör hos människor. Dock, om det inte finns tillräckligt med vatten för växterna, de stänger sina porer för att spara vatten, får deras temperaturer att stiga.
Växter använder samma porer för att ta upp koldioxid från atmosfären för fotosyntes - processen de använder för att omvandla koldioxid och vatten till det socker de använder som mat. Om de fortsätter att uppleva otillräcklig tillgång till vatten, eller "vattenstress, "de svälter så småningom eller överhettas, och dö.
ECOTRESS-data kommer att visa dessa förändringar i växternas temperaturer, ge insikt om deras hälsa och vattenanvändning medan det fortfarande finns tid för vattenförvaltare att korrigera obalanser i jordbrukets vatten.
"När en växt är så stressad att den blir brun, det är ofta för sent för att det ska återhämta sig, sa Simon Hook, ECOSTRESS huvudutredare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Men genom att mäta växtens temperatur kan du se att en växt är stressad innan den når den punkten."
En simulering av ECOSTRESS landyta temperaturdata runt Kaliforniens Salton Sea (mörkblått område, övre vänster). Kallare områden visas i blått och grönt, varmare områden är i gult och rött. Regionen söder om sjön som ser grön ut är mestadels jordbruksmarker, och andra omgivande områden är öken. ECOSTRESS markytans temperaturdata kommer att användas för att skapa en evapotranspirationsprodukt som kan användas för att övervaka växtstress. Kredit:NASA / JPL-Caltech
Dessa temperaturmätningar anses också vara en tidig indikator på potentiell torka. När växter i ett visst område börjar visa tecken på vattenstress genom förhöjd temperatur, en jordbrukstorka är sannolikt på gång. Att ha dessa uppgifter i förväg ger jordbruksbefolkningen en chans att förbereda sig och/eller reagera därefter.
"ECOSTRESS kommer att tillåta oss att övervaka snabba förändringar i grödans stress på fältnivå, möjliggör tidigare och mer exakta uppskattningar av hur avkastningen kommer att påverkas, sa Martha Andersson, en medlem i ECOSTRESS vetenskapsteam med U.S.A. Department of Agriculture i Beltsville, Maryland. "Även kortvarig fuktstress, om det inträffar under ett kritiskt skede av grödans tillväxt, kan avsevärt påverka produktiviteten."
ECOSTRESS kommer att åka till rymdstationen på en NASA-kontrakterad, SpaceX laståterförsörjningsuppdrag planeras att starta från Cape Canaveral Air Force Station i Florida den 29 juni. När det väl anländer, den kommer att installeras robotiskt på utsidan av stationens japanska experimentmodul Exposed Facility Unit.
Under nästa år, ECOSTRESS kommer att använda rymdstationens unika låga jordbana för att samla in data över flera landområden vid olika tidpunkter på dygnet. Instrumentet kommer att producera detaljerade bilder av områden så små som 43 gånger 76 yards (40 gånger 70 meter) - ungefär lika stora som en liten gård - var tredje till femte dag.
Andra instrument i rymden kan göra mätningar med samma detaljnivå eller vid olika tidpunkter på dygnet - men inte båda. ECOSTRESS dubbla förmåga gör det särskilt viktigt för forskare som försöker bättre förstå våra naturliga ekosystem och andra som arbetar mot förbättrad livsmedelssäkerhet och vattenresursförvaltning.
"När vattenresurserna blir mer kritiska för vår växande befolkning, vi måste spåra exakt hur mycket vatten våra grödor behöver, " sa ECOSTRESS vetenskapsledare Josh Fisher från JPL. "Vi måste veta när växter blir mottagliga för torka, och vi behöver veta vilka delar av ekosystemet som är mer sårbara på grund av vattenstress."
Även om det inte ingår i dess primära uppdrag, ECOSTRESS temperaturdata kommer också att vara värdefulla för andra studier som kräver temperaturinformation, som att upptäcka och karakterisera vulkaner, skogsbränder och värmeböljor.
