Фермеры, орошающие свои посевы, скоро могут получить помощь из космоса. В 2018 году ученые запустили ECOSTRESS, новый прибор, который теперь прикреплен к Международной космической станции. Его миссия: собирать данные о том, как растения используют воду по всему миру.
Эксперимент с космическим тепловым радиометром ECOsystem на космической станции (ECOSTRESS) помогает ученым ответить на три общих вопроса:
- Как растения реагируют на засуху?
- Что происходит с потреблением воды растениями в течение дня?
- Можно ли снизить уязвимость к засухе за счет усиления мониторинга?
«Технически инструменты измеряют температуру поверхности, которая отражает тепловой стресс растений», - объясняет Джошуа Фишер из Лаборатории реактивного движения НАСА. Фишер является научным руководителем миссии ECOSTRESS. «Измеряя температуру, мы можем сказать, сколько воды используют растения. Например, если у вас есть два растения и вы поливаете одно, то то, у которого больше воды, будет холоднее».
Измерение температуры можно сравнить с проведением рукой по горячему песку на пляже. Даже не касаясь песка, человек может сказать, что он горячий. Вот такую энергию улавливает ECOSTRESS.
И система проводит измерения в разное время суток благодаря уникальной орбите космической станции. Это важно: растения функционируют по-разному в течение дня.
Когда у растений достаточно воды, они открывают поры в своих листьях (устьицах), чтобы поглощать углекислый газ для фотосинтеза. Раскрывая устьица, растение теряет воду. Однако растение, испытывающее водный стресс, даже до наступления полной засухи защитно закрывает устьица для сохранения воды. В то время как растение удерживает драгоценную воду, оно меньше остывает.
Используя температурные данные ECOSTRESS, ученые смогли рассчитать эвапотранспирацию - количество воды, испаряющейся с поверхности Земли и с растений. «А для фермеров эта информация является требованием номер один для орошения. Им полезно знать, сколько поливать растения. И это помогает предсказывать будущие засухи и изменения погоды».
Информация такого рода может сказать исследователям, сколько воды поднимается в атмосферу, а также сколько энергии используется для этого. Он также может показать, какие растения более эффективно используют воду, а какие испытывают стресс из-за ее нехватки. Он может делать это в удивительно малых масштабах: до 230 квадратных футов.
«Мы работаем с менеджерами по водным ресурсам и специалистами по сельскому хозяйству, которым нужны эти данные, чтобы они могли передать их фермерам, с которыми они работают», - говорит Фишер. «У нас есть целый офис в НАСА, который связывает социальных пользователей с нашими данными, чтобы их можно было использовать, чтобы помочь фермерам и другим людям принимать более правильные решения».
Проект представляет собой международное сотрудничество. Астронавты совершили шестичасовой выход в открытый космос, чтобы подготовиться к прибытию ECOSTRESS. Канадский манипулятор снял ECOSTRESS с грузового космического корабля и передал его японскому манипулятору для установки. ECOSTRESS использует энергию и связь космической станции для сбора данных и отправки их Фишеру и его команде.
«Это был первый запуск, на котором я присутствовал, и это было действительно нечто особенное», - говорит Фишер. «Я заинтересовался этой работой после того, как вырос, разделив время между Лос-Анджелесом и Аляской, и думал о более широком видении того, как жизнь на Земле сохраняется и процветает. Эвапотранспирация является климатическим предиктором биоразнообразия номер один. Когда у вас много воды и энергии, у вас много жизни».
Фишер представил свое исследование на Международной конференции почвоведов Америки, которая состоялась 6-9 января 2019 г. в Сан-Диего