Renderização artística do Orbiting Carbon Observatory (OCO) -2 da NASA, uma das cinco novas missões de ciências da Terra da NASA com lançamento previsto para 2014, e um dos três gerenciados pelo JPL. Com o dióxido de carbono atmosférico agora em sua maior concentração na história registrada, a necessidade de ser preciso, global, medições baseadas no espaço deste gás-estufa chave nunca foram tão urgentes. À medida que os níveis de dióxido de carbono aumentaram, assim também temos incertezas sobre eles - ainda não temos uma imagem clara de como essas emissões são divididas entre os oceanos da Terra, terra e atmosfera, ou como as florestas da Terra, as plantas e os oceanos responderão aos níveis crescentes de dióxido de carbono no futuro. OCO-2 abordará essas questões críticas para nos ajudar a avaliar melhor a saúde de nosso planeta em aquecimento. Crédito:NASA / JPL-Caltech
É um enigma científico com enormes implicações para o nosso futuro:como o nosso planeta reagirá aos níveis crescentes de dióxido de carbono na atmosfera?
Essa pergunta aparentemente simples é particularmente complicada porque o carbono - um bloco de construção essencial para a vida na Terra - não permanece em um lugar ou assume apenas uma forma. Carbono em suas várias formas, tanto de fontes naturais quanto de origem humana, move-se dentro e entre a atmosfera, o oceano e a terra enquanto nosso planeta vivo respira. Rastrear e inventariar o carbono e desvendar os muitos processos intrincados que fazem com que ele se transforme em todo o planeta é um desafio épico.
E é aí que entra a NASA.
A agência é pioneira no uso de sensores baseados no espaço e aerotransportados para observar e quantificar o carbono na atmosfera e em toda a terra e oceano, trabalhando com muitos parceiros dos EUA e internacionais.
Por mais de duas décadas, A NASA usou o ponto de vista do espaço para resolver o quebra-cabeça de carbono, uma peça de cada vez. A agência investiu centenas de milhões de dólares nas ferramentas necessárias para fazer o trabalho, desde a construção e lançamento de naves espaciais e o desenvolvimento de novos instrumentos e conjuntos de dados integrados até o financiamento de pesquisas básicas, trabalho de campo e modelagem computacional. E esse investimento continua até hoje.
Várias espaçonaves da NASA, incluindo alguns construídos e gerenciados pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, atualmente coletam observações globais usadas para rastrear diferentes formas de carbono que os cientistas usam no amplo campo chamado ciência do ciclo do carbono, que inclui gases de efeito estufa como dióxido de carbono e metano.
A visão global da NASA da vida vegetal no oceano e na terra desempenha um papel crítico na compreensão do carbono de fontes naturais e de origem humana à medida que se move dentro e entre a atmosfera, o oceano e a terra enquanto nosso planeta vivo respira. Crédito:NASA
A mais nova missão de observação de carbono da NASA em órbita, lançado em 2014, é o Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) construído pelo JPL, que está fazendo algo sem precedentes, medições globais precisas dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera e fornecendo informações exclusivas sobre os processos naturais que controlam as trocas de carbono entre a terra e o ar e entre a atmosfera e o oceano. Os dados do OCO-2 permitiram aos cientistas estudar em detalhes como as mudanças nas chuvas alteram a quantidade de carbono armazenado ou liberado pela vegetação e como as mudanças na temperatura do oceano afetam a capacidade da água do oceano de absorver dióxido de carbono.
A NASA apóia uma variedade de programas de pesquisa relacionados ao carbono, totalizando cerca de US $ 100 milhões por ano, que se aprofundam nos processos físicos e biológicos que controlam as formas como as mudanças ambientais de nosso planeta influenciam - e são influenciadas - pela vida na Terra.
Pesquisa financiada pela NASA em ecologia terrestre, por exemplo, estuda como as mudanças na estrutura e função do ecossistema influenciam os ciclos regionais e globais do carbono. A NASA está financiando uma campanha de campo plurianual no Alasca e no noroeste do Canadá chamada ABoVE (o Experimento de Vulnerabilidade Ártico-Boreal) que está investigando como as mudanças no permafrost ártico e nos ecossistemas em um clima de aquecimento resultam em mudanças no equilíbrio do carbono que se move entre a atmosfera e terra. Vários cientistas do JPL fazem parte da equipe ABoVE.
Os esforços de pesquisa em andamento na biologia dos oceanos e biogeoquímica se concentram na compreensão e previsão do biológico, mudanças ecológicas e biogeoquímicas no oceano superior. Uma vez que os ecossistemas oceânicos desempenham um papel importante no ciclo do carbono da Terra, é essencial entender e quantificar melhor os mecanismos de fluxo de carbono e sua interação com os ecossistemas locais.
Em agosto deste ano, A NASA embarca em uma expedição oceanográfica ao nordeste do Pacífico chamada EXPORTS (os Processos de Exportação no Oceano a partir do estudo de Sensoriamento Remoto) que ajudará os cientistas a desenvolver a capacidade de prever melhor como o carbono no oceano se move, que pode mudar conforme o clima da Terra muda. A National Science Foundation é co-patrocinadora da expedição.
Assim como a pesquisa básica sobre o ciclo do carbono da Terra continua a ser uma atividade robusta na NASA, assim como o desenvolvimento de novas ferramentas baseadas no espaço para monitoramento de carbono. Vários estão agora em fase de lançamento e em desenvolvimento.
Uma campanha de campo plurianual da NASA no Alasca e no noroeste do Canadá está investigando como as mudanças nos ecossistemas árticos, como as florestas boreais em um clima que aquece, resultam em mudanças no equilíbrio do carbono que se move entre a atmosfera e a terra. Crédito:NASA
O ECOSTRESS gerenciado pelo JPL (o ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station), programado para lançamento neste verão na Estação Espacial Internacional, fará as primeiras medições do uso de água pelas plantas e do estresse da vegetação na terra. Espera-se que esses dados forneçam percepções importantes sobre como as plantas vinculam o ciclo global do carbono da Terra com o ciclo da água.
Ainda este ano, o ECOSTRESS será acompanhado na estação espacial por GEDI, a Investigação da Dinâmica do Ecossistema Global. O GEDI usará um laser espacial para medir com precisão a altura do dossel da vegetação em regiões florestadas do mundo para ajudar a estimar quanto carbono está preso nas florestas e como essa quantidade muda com o tempo.
No início de 2019, O instrumento OCO-3 do JPL está programado para ser lançado na estação espacial para complementar as observações do OCO-2 e permitir que os cientistas investiguem o ciclo diário dos processos de troca de dióxido de carbono em grande parte da Terra.
E ainda nos estágios iniciais de desenvolvimento está a missão Geostationary Carbon Cycle Observatory (GeoCarb), planejado para ser lançado no início de 2020. GeoCarb, que inclui a participação no JPL, será pioneira na quantificação e monitoramento dos estoques de carbono do Norte, América Central e do Sul da órbita geoestacionária. O instrumento da NASA, a ser lançado em um satélite de comunicações comerciais, irá coletar 10 milhões de observações por dia de dióxido de carbono, metano e monóxido de carbono.
Espera-se que a imprensa em tribunal pleno da NASA sobre a ciência do ciclo do carbono e o desenvolvimento de novas ferramentas de monitoramento de carbono continue a ser uma prioridade nos próximos anos.
