p Por que existem tantas músicas sobre arco-íris? Para o próximo Plâncton da NASA, Aerossol, Nuvem, missão do ecossistema do oceano, ou PACE, as cores do arco-íris - ou, se você preferir, os comprimentos de onda visíveis do espectro eletromagnético - são a chave para desbloquear uma grande quantidade de novos dados nos céus e mares ao redor do mundo. p Os instrumentos de alta resolução do PACE verão as características do oceano e da atmosfera em detalhes incomparáveis ​​quando a missão for lançada em 2023. Medindo a intensidade da cor que sai da superfície do oceano da Terra, O PACE irá capturar pequenos detalhes sobre o fitoplâncton - minúsculos organismos semelhantes a plantas e algas que vivem no oceano - que são a base da teia alimentar marinha e geram metade do oxigênio da Terra. Comunidades benéficas do fitoplâncton alimentam a pesca, mas a proliferação de algas prejudiciais (HABs) pode envenenar animais e humanos e atrapalhar o turismo e a pesca.

p Quando se trata de "cor do oceano, "tanto o comprimento de onda quanto a intensidade das cores que saem do oceano são importantes. Diferentes espécies de fitoplâncton e outras substâncias em um corpo de água absorvem e refletem diferentes cores de luz:a água do oceano aberto parece azul, água com muito fitoplâncton frequentemente aparece verde ou turquesa, e a água perto da costa parece marrom devido a sedimentos suspensos e material orgânico dissolvido. O PACE pode ver pequenas variações nessas diferenças de cores visíveis com muito mais detalhes do que nunca.

p Como o PACE identifica todas as cores do arco-íris sobre o oceano e a atmosfera, ele fornecerá aos cientistas novas descobertas em todos os comprimentos de onda.

p Ultravioleta e violeta

p Os comprimentos de onda ultravioleta (que são invisíveis ao olho humano) e os comprimentos de onda violeta (que são visíveis) ajudam os cientistas a aprender sobre aerossóis:partículas na atmosfera que podem ser orgânicas ou inorgânicas, sólido ou líquido, variando de poeira e fuligem a sal marinho e gotículas de produtos químicos. Esses comprimentos de onda ajudam a revelar se os aerossóis medidos são naturais ou vêm de atividades humanas.

p Os comprimentos de onda ultravioleta e violeta também ajudarão os cientistas a estudar as partículas dissolvidas no oceano - especificamente, para distinguir entre clorofila (um pigmento verde encontrado em todo o fitoplâncton) e outros materiais orgânicos. Saber a diferença é importante para estudar quanto carbono se afunda e é armazenado nas profundezas do oceano.

p “Nem todo plâncton faz a mesma coisa quando se trata de carbono, "disse Ivona Cetinić, oceanógrafo do Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA e líder científico do projeto de biogeoquímica da PACE. "Alguns são melhores produtores, alguns são sequestradores melhores, que retiram o dióxido de carbono. Uma vez que o carbono entra no plâncton, o que acontece mais tarde depende do tipo de plâncton. Se for minúsculo, há uma grande chance de ser comido por um zooplâncton - são vacas minúsculas, não? - que será comido por um maior, e assim por diante. Se essas reações acontecerem perto da superfície, o carbono volta para a atmosfera. Se o zooplâncton fizer cocô, o carbono desce para as profundezas do oceano. "

p Azul

p Os comprimentos de onda azuis ajudam os pesquisadores a diferenciar entre as espécies de fitoplâncton. De diatomáceas a dinoflagelados, cada espécie de fitoplâncton tem sua própria identidade:Diferentes funções dentro do ecossistema, diferentes necessidades nutricionais (e conteúdo, para predadores!), e mais importante para o Ocean Color Instrument (OCI), diferentes comprimentos de onda de luz que eles absorvem e espalham. As cores na faixa azul do espectro permitirão aos cientistas ver a composição das comunidades fitoplanctônicas.

p "Se você está olhando para um prado, tudo parece verde aos seus olhos, mas você quer conhecer todos os participantes desse ecossistema, "disse Cetinić." É raro obter apenas um tipo de plâncton em uma comunidade; é muito mais provável que trabalhem juntos. Eles constituem uma teia alimentar microbiana. PACE nos permitirá resolver, não apenas uma ou duas espécies, mas toda a comunidade. "

p Rastrear a composição e a saúde da comunidade fitoplanctônica não é importante apenas para compreender o oceano agora, mas também para prever como isso poderia mudar no futuro.

p Verde

p Os comprimentos de onda verdes são frequentemente usados ​​como referência para a quantidade total de partículas no ar. Estes são combinados com comprimentos de onda cada vez mais curtos para determinar o tamanho dessas partículas. O tamanho é um fator importante para ajudar os cientistas a saber o que estão olhando. Aerossóis naturais como poeira ou sal marinho tendem a ter partículas maiores do que os produzidos pelo homem, como fuligem ou fumaça, portanto, o tamanho da partícula ajuda a identificar as fontes de aerossóis.

p "Há vários motivos pelos quais é importante entender melhor os aerossóis, "disse Andrew Sayer, um cientista atmosférico da NASA GSFC e líder científico do projeto PACE para atmosferas. “Uma das razões são as previsões de qualidade do ar mais úteis. Outra está ligada ao clima:o efeito de resfriamento ou aquecimento que os aerossóis têm sobre o clima, a maneira como eles interagem com as nuvens e afetam a vida útil da nuvem, depende da distribuição vertical de todos esses recursos. Estaremos mais aptos a monitorar isso do espaço. Os dados de satélite podem ser usados ​​para interrogar os modelos climáticos mais detalhadamente e melhorá-los. "

p De forma similar, diferentes espécies de fitoplâncton são de tamanhos diferentes, portanto, essa variável ajuda a identificar quem é quem em uma comunidade de plâncton.

p Amarelo e laranja

p Os comprimentos de onda amarelo e laranja do OCI ajudam os cientistas a rastrear a saúde e a fisiologia do fitoplâncton. Os cientistas podem determinar o quão saudável é uma comunidade fitoplanctônica observando a rapidez com que o fitoplâncton está crescendo, quão eficiente é sua fotossíntese e de que cor eles são - todas as informações que podem reunir com comprimentos de onda amarelos e laranja.

p Compreender a saúde do fitoplâncton pode ajudar a prever a proliferação de algas nocivas, ou HABs. Quando as substâncias da terra vão para o oceano, eles às vezes se tornam um banquete para algas, permitindo-lhes comer, crescer e se multiplicar rapidamente. Os HABs podem gerar toxinas prejudiciais que adoecem a vida selvagem marinha e os humanos e esgotam o oxigênio da água à medida que as bactérias se alimentam de numerosas algas mortas.

p "A proliferação de algas nocivas não é recente. Temos escritos de tribos indígenas no noroeste do Pacífico que falam sobre coisas que acontecem na praia, "disse Cetinić." É que hoje procuramos mais por isso, e também as influências antropogênicas estão tornando as florações mais prevalentes. "

p Embora os minerais naturais possam correr para o oceano e alimentar as algas, produtos químicos produzidos por humanos - fertilizantes de gramado, produtos químicos para tratamento de águas residuais e produtos químicos agrícolas, por exemplo - são um culpado muito maior.

p “Quando qualquer ecossistema está em equilíbrio, nunca é estático. Uma coisa é dominante, então rola, "disse Cetinić." Mas quando um ecossistema é empurrado para fora de seu ritmo, uma coisa se torna dominante. Durante uma proliferação de algas nocivas, apenas uma espécie tem a capacidade de crescer muito rápido, e ele assume. "

p Vermelho e infravermelho próximo

p Os comprimentos de onda do vermelho e do infravermelho próximo dão à equipe uma visão de uma parte diferente do oceano:áreas costeiras, com águas alimentadas por rios e fundos mais rasos com sedimentos que podem ser suspensos após uma tempestade, são frequentemente coloridos de maneira muito diferente do que o oceano aberto. As variações nas cores refletidas nas áreas costeiras não apenas fornecem aos cientistas pistas sobre a saúde dos organismos que vivem ali, que também os ajuda a se preparar para HABs costeiros, mas também informa sobre vazões de sistemas ribeirinhos e dinâmica de bacias hidrográficas.

p "Com PACE, podemos ver os primeiros estágios de desenvolvimento das flores e dizer quais são as espécies, ", disse Cetinić. Os primeiros alertas permitem que as empresas nas áreas costeiras se preparem para os impactos de HAB, como não colher ou vender peixes que consomem as algas tóxicas, preparando consultórios veterinários para um influxo de animais doentes, arejar a água para evitar que as criaturas que vivem no fundo sofram de falta de oxigênio, e alertando os consumidores para não comerem sardinhas ou ostras, ela adicionou.

p "Muitos desses tipos de sistemas e medidas de alerta precoce já estão em vigor nessas áreas costeiras, então adicionaremos nossos dados aos sistemas deles, "Cetinić disse." A informação antecipada sempre economiza dinheiro para as economias locais. "

p Infravermelho de onda curta

p Fora da faixa de luz visível estão os comprimentos de onda infravermelho de ondas curtas (SWIR), que têm vários usos tanto para a atmosfera quanto para o oceano.

p Os comprimentos de onda SWIR ajudam os cientistas a determinar o quão clara é a atmosfera sobre o oceano, o que é importante para cálculos das propriedades do oceano na superfície. Também ajuda com cálculos semelhantes para a atmosfera ao longo da costa, o que ajuda nos estudos de nuvens e biologia costeira.

p "Nuvens refletem a luz do sol, eles prendem calor e luz, "Sayer disse." Precisamos de uma compreensão muito precisa de seu brilho e localização física. "

p Ao monitorar também a quantidade de luz solar bloqueada por aerossóis, a OCI ajudará os cientistas a resolver uma lacuna importante na modelagem, disse Sayer. Nuvens e aerossóis interagem entre si na atmosfera, mas os cientistas precisam de mais informações sobre como e onde.

p "Existem algumas características de aerossol que se repetem sazonalmente, em que muitas vezes você obtém aerossóis acima das nuvens, "disse ele." Por exemplo, no sudeste do Atlântico, há muita queima de biomassa agrícola na África central e meridional, que atinge o pico de agosto a outubro. Muito disso explode sobre o oceano, onde há uma nuvem baixa. É semelhante no sudeste da Ásia. Esses aerossóis tornam mais difícil determinar com precisão as propriedades da nuvem. "

p Do mesmo jeito, nuvens tornam mais difícil estudar aerossóis, ele disse.

p "Se você é um modelador climático tentando modelar o transporte de aerossóis ao redor do mundo, existem grandes áreas do mundo onde você obtém quantidades limitadas de dados úteis, "explicou ele." Com a OCI, ter mais bandas espectrais realmente ajudará a preencher algumas dessas lacunas. Ter um instrumento hiperespectral que vai para a faixa ultravioleta tornará muito mais fácil quantificar esses aerossóis, especialmente em combinação com os polarímetros. "