Depuis l’espace, la mission PACE de la NASA détecte le carbone dans le ciel, la terre et la mer

Que ce soit dans les plantes ou les animaux, les gaz à effet de serre ou la fumée, les atomes de carbone existent dans divers composés lorsqu’ils se déplacent à travers une multitude de voies dans le système terrestre. C’est pourquoi la NASA Mission Plancton, Aérosol, Nuage, Ecosystème océanique (PACE)– dont le lancement est prévu en janvier 2024 – a été conçu pour observer la Terre depuis l’espace afin de voir ces nombreuses formes de carbone comme aucun autre satellite ne l’a fait auparavant en mesurant des couleurs encore inconnues depuis le point de vue de l’espace.

“PACE se tient sur les épaules de certains géants, mais les satellites précédents et actuels sont limités dans le nombre de couleurs de l’arc-en-ciel qu’ils peuvent réellement voir”, a déclaré Jeremy Werdell, scientifique du projet pour la mission PACE au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Bien que l’un des principaux objectifs de la mission soit de mesurer les couleurs à la surface de l’océan, dans les 420 milles (676,5 kilomètres) entre PACE en orbite et le niveau de la mer se trouvent des parties du complexe réseau de carbone que le satellite pourra également surveiller. .

Atmosphère

De l’emplacement de PACE dans l’espace, l’une des formes de carbone les plus proches à détecter pourrait être les panaches vaporeux de fumée et de cendres s’élevant dans l’atmosphère à la suite d’incendies. Le carbone est un élément clé de la vie sur Terre, y compris la vie végétale. Lorsqu’elles sont brûlées, les molécules à base de carbone de la végétation se transforment en d’autres composés, dont certains finissent sous forme de cendres dans ces panaches.

Les instruments de PACE pourront surveiller ces nuages ​​de fumée, ainsi que d’autres particules d’aérosols atmosphériques, en mesurant leurs caractéristiques, y compris la quantité relative de fumée à différents endroits. Les combinaisons de ces mesures effectuées par les deux instruments polarimètres compagnons de PACE, SPEXone et le polarimètre arc-en-ciel hyper-angulaire-2 (HARP2), et les mesures détaillées de la couleur de la fumée effectuées par l’Ocean Color Instrument (OCI) aideront également les scientifiques à identifier ce qui était brûlé.

“Chaque instrument apporte quelque chose de différent”, a déclaré Andy Sayer, responsable scientifique du projet PACE pour les atmosphères à la NASA Goddard. “En les mettant tous ensemble, vous obtenez le plus d’informations.” Sayer est également chercheur principal à l’Université du Maryland dans le comté de Baltimore.

Ces mesures aident les scientifiques à mieux comprendre l’équilibre entre l’énergie entrante du Soleil, l’énergie sortante de la Terre, et où elle peut être absorbée entre les deux par des éléments dans l’atmosphère comme ces panaches de fumée. Même au niveau local, PACE peut fournir des informations sur la façon dont la fumée affecte la qualité de l’air, impactant les communautés qui peuvent être proches des incendies.

Atterrir

En regardant à travers les particules de fumée et autres aérosols, PACE peut également nous renseigner sur la santé des plantes et des arbres terrestres. Même après un incendie de forêt dévastateur, la vie des plantes vertes fraîches commence à pousser et à prospérer. Avec plus de bandes spectrales et de couleurs à voir depuis le prochain satellite, les scientifiques pourront comprendre quels types de plantes se remettent des incendies au fil des ans.

“À une époque où nous connaissons un changement climatique sans précédent, nous devons être en mesure de comprendre comment la végétation mondiale réagit à son environnement”, a déclaré Fred Huemmrich, professeur agrégé de recherche à l’Université du Maryland, comté de Baltimore, et membre du Equipe scientifique et applications du PACE.

PACE sera en mesure de surveiller les différentes nuances de couleurs de la végétation, et la couleur des plantes peut être un indicateur de santé. Tout comme les plantes d’intérieur commencent à jaunir si elles n’ont pas été suffisamment arrosées, la vie végétale du monde entier change de couleur lorsqu’elle subit un stress. Les plantes saines absorbent le carbone sous forme de dioxyde de carbone dans le cadre de la photosynthèse, tandis que les plantes malsaines qui ne peuvent pas terminer la photosynthèse laissent le dioxyde de carbone errer dans l’atmosphère. Étant donné que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, ces mesures jouent également un rôle important dans la compréhension plus détaillée du changement climatique.

En mesurant un spectre complet de couleurs, PACE observera de minuscules changements de pigment pour détecter comment les plantes réagissent aux facteurs de stress, aidant les scientifiques à savoir si elles utilisent ou non le carbone environnant. Auparavant, ces couleurs étaient principalement visualisées dans des études sur le terrain de zones spécifiques. Les facteurs de stress comme les sécheresses ont été déduits à l’aide de données météorologiques, mais il était difficile de couvrir de grandes étendues.

“Pour la première fois, nous pourrons vraiment observer les changements dans la santé des plantes dans le monde”, a déclaré Huemmrich. “Cela améliorera considérablement notre compréhension du fonctionnement des écosystèmes et de la façon dont ils réagissent au stress.”

Océan

Des plantes sur terre aux organismes dans l’océan, PACE observera les étendues d’eau sur Terre pour mesurer le phytoplancton – le P de son nom. Grâce à sa capacité à mesurer un large spectre de couleurs, PACE pourra désormais non seulement voir plus à travers la surface de l’océan, mais aidera également les scientifiques à différencier les espèces de phytoplancton.

“C’est comme si vous faisiez une peinture avec des pinceaux très grossiers, et maintenant vous avez des pinceaux fins et fins qui aident à expliquer beaucoup plus en détail”, a déclaré Ivona Cetinić, océanographe au Ocean Ecology Lab de la NASA Goddard.

Le phytoplancton, de petits organismes qui vivent à la surface de l’océan, joue un rôle essentiel dans la chaîne alimentaire et le cycle mondial du carbone. Chaque type de phytoplancton fournit une voie différente dans ce vaste réseau de voies que le carbone peut emprunter, toutes dépendant des caractéristiques du plancton. Une voie peut conduire le carbone à devenir de la nourriture pour une espèce plus grande, tandis qu’une autre peut conduire à ce que le carbone devienne un déchet, s’enfonçant plus profondément dans l’océan.

Les scientifiques menant des travaux sur le terrain ont découvert que les types de phytoplancton varient légèrement en couleur et ont identifié ces phytoplanctons à petite échelle. La capacité de PACE à mesurer un spectre complet de couleurs aidera les scientifiques à faire la différence entre le phytoplancton à l’échelle mondiale en voyant davantage de ces couleurs, en approfondissant la compréhension des voies et des quantités de carbone.

Bien que l’un des principaux objectifs de PACE soit de voir l’océan, sa ligne de visée regarde également l’atmosphère et la terre. Grâce à ces vastes observations et aux quantités massives de données collectées, PACE permet de voir de quelle manière l’atmosphère, la terre et l’océan sont connectés, y compris avec le réseau complexe des voies du carbone.

“Je suis ravi de cette opportunité de découverte qu’offre cet observatoire”, a déclaré Werdell. “Je m’attends à ce que le monde fasse de grandes choses avec ces données.”