O espectro de cores visualizado pelo satélite PACE pode identificar diferentes espécies de fitoplâncton no oceano e uma variedade de aerossóis na atmosfera, ajudando os investigadores a identificar ameaças à saúde das pessoas e do planeta.
A mais de 640 quilómetros acima da Terra, a NASA está a monitorizar algumas das mais pequenas formas de vida do planeta à deriva logo abaixo da superfície do oceano para monitorizar como o aquecimento global afecta a saúde dos oceanos.
Os organismos microscópicos conhecidos como fitoplâncton alimentam toda a cadeia alimentar aquática. Eles fornecem alimento para pequenos peixes, zooplâncton e crustáceos como o krill, que são consumidos por espécies pelágicas maiores, como o atum e as baleias. Sem eles, a cadeia alimentar oceânica entraria em colapso. Eles também desempenham um papel vital em nosso ciclo do carbono.
Semelhante às plantas, o fitoplâncton absorve dióxido de carbono da atmosfera através da fotossíntese e armazena-o em seus corpos unicelulares. Quando morrem e se decompõem, parte desse carbono cai no fundo do oceano. Todos os anos, cerca de dez gigatoneladas de carbono são transferidas da atmosfera para as profundezas do oceano através deste processo.
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Mas nem todos os fitoplânctons são iguais. Existem pelo menos cem mil espécies diferentes, que variam em cor, tamanho, composição e função. Embora a maioria seja benigna, o crescimento repentino em algumas espécies causado por mudanças de temperatura ou influxos de nutrientes pode resultar na proliferação de algas prejudiciais, que podem envenenar ou sufocar peixes e outras formas de vida marinha e causar problemas respiratórios e outras doenças em humanos.
O recém-lançado satélite Plankton, Aerosol, Climate, Ocean Ecosystem (PACE) da NASA está agora – pela primeira vez a partir do espaço – a distinguir entre diferentes tipos de fitoplâncton e a monitorizar a sua distribuição em todo o mundo.
Medindo a cor do oceano
Equipado com tecnologia de ponta que observa uma ampla gama do espectro eletromagnético do oceano, da terra e da atmosfera, o PACE é capaz de detectar os pigmentos únicos de diferentes grupos de fitoplâncton. Ao contrário das tecnologias de satélite anteriores que foram utilizadas para observar o planeta em seis a oito cores, o sensor hiperespectral do PACE, o Ocean Color Instrument, pode produzir imagens em mais de 100 cores diferentes, desde o ultravioleta até ao infravermelho próximo.
“Ao preencher todas essas lacunas no arco-íris”, somos agora capazes de ver o planeta como nunca antes, disse Jeremy Werdell, oceanógrafo da NASA que supervisionou as operações e o desenvolvimento da missão na última década como cientista do projeto PACE. “É como colocar óculos. Antes era confuso. Agora está claro.” A primeira imagem produzida pelo PACE foi divulgada ao público no mês passado, mostrando duas comunidades distintas de fitoplâncton à deriva ao largo da costa da África do Sul no final de fevereiro – uma, uma comunidade rosa brilhante de fitoplâncton Synechococcus e a outra, uma comunidade verde néon de algas picoeucariontes.
Mas o PACE não está apenas rastreando o fitoplâncton. Também está observando pequenas partículas transportadas pelo ar flutuando na atmosfera, chamadas aerossóis, e monitorando como elas interagem com o oceano. Embora os aerossóis possam incluir partículas geradas por combustíveis fósseis, poluentes e fuligem, também incluem partículas naturais, incluindo cinzas vulcânicas, fumo de incêndios florestais e maresia.
Cada um deles tem impacto no clima dependendo de sua composição e cor. Aerossóis de cores mais claras refletem a luz solar e têm um efeito refrescante na atmosfera. Os mais escuros absorvem a luz solar e fazem com que a atmosfera aqueça.
Alguns, como a fumaça dos incêndios florestais, alimentam a proliferação de fitoplâncton ao depositar nutrientes extras no oceano, de acordo com um estudo sobre o impacto dos incêndios florestais australianos na proliferação de fitoplâncton no Oceano Antártico.
Quanto mais os cientistas aprenderem sobre como o oceano e a atmosfera interagem, bem como como o carbono se move através do ecossistema, melhor poderão prever as futuras alterações climáticas, disse Werdell. Até o momento, ele disse: “Esses são os lugares que apresentam as maiores incógnitas nas modalidades climáticas”.
Primeiros usuários
Vários anos antes do lançamento, o PACE iniciou o seu programa Early Adopter para formar investigadores especializados numa vasta gama de domínios, incluindo pesca, aquicultura, qualidade do ar, clima e agricultura, sobre como analisar e interpretar os novos dados de satélite.
Atualmente, cerca de trinta cientistas diferentes estão a preparar-se para aplicar os dados do PACE – que são gratuitos e estão disponíveis ao público – nas suas pesquisas e garantir que as comunidades locais beneficiam para que possam tomar decisões climáticas mais informadas, disse Werdell. “Esses recursos são presentes que realmente impactam a vida cotidiana”, disse Werdell.
Michelle Tomlinson, oceanógrafa da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) e especialista em previsão de proliferação de algas nocivas, faz parte do programa PACE Early Adopter desde o seu início. Ela está se preparando para usar os dados do PACE para ajudar a fornecer ao público dados mais precisos sobre a proliferação de algas nocivas.
“Isso nos ajudará a fornecer melhores informações à comunidade de manejo e àqueles que lutam contra essas florações”, disse Tomlinson.
A proliferação de algas nocivas está a tornar-se cada vez mais frequente e generalizada, em grande parte devido às alterações climáticas e ao aumento da poluição. No verão passado, centenas de leões marinhos e golfinhos chegaram às praias do sul da Califórnia, mortos ou doentes, supostamente envenenados por uma alga marinha chamada Pseudo-nitzschia. Em Long Island, em Nova Iorque, mais de cinco bancos de mariscos foram fechados devido a uma “Maré Vermelha” tóxica causada por outra alga marinha, Alexandrium, que causa envenenamento paralisante de mariscos.
Em Fort Myers, Flórida, alertas de saúde alertaram o público para evitar águas atapetadas por algas verde-azuladas formadoras de espuma fedorenta chamadas cianobactérias, que podem causar erupções cutâneas, problemas gastrointestinais e problemas respiratórios. À medida que as temperaturas globais aquecem a superfície do mar, alguns grupos de fitoplâncton crescem a um ritmo mais rápido. O aumento da pluviosidade em algumas áreas também tem sido associado a estes surtos de crescimento, especialmente quando associado ao escoamento de nutrientes provenientes de fertilizantes utilizados em explorações agrícolas e jardins.
Antes do PACE, a capacidade de prever e monitorar essas florações era limitada, disse Tomlinson. Outras tecnologias de satélite utilizadas para estudar a cor dos oceanos – que é em grande parte determinada pela forma como a luz solar interage com o fitoplâncton e outras matérias microscópicas na água – podem identificar uma presença geral do fitoplâncton, identificando o pigmento esverdeado comum que muitos deles partilham, chamado clorofila.
No entanto, eles não conseguem distinguir entre diferentes tipos de fitoplâncton, disse Tomlinson. A única maneira de determinar se determinado fitoplâncton era tóxico ou não era através de amostragem física de água, o que requer mais tempo e recursos, disse ela.
O Ocean Color Instrument da PACE, no entanto, pode agora distinguir entre diferentes grupos de fitoplâncton, identificando a sua cor única. Cada grupo desses organismos contém um pigmento único que eles usam para absorver a luz solar e produzir seu próprio alimento.
“Dependendo do pigmento que possuem, eles emitem comprimentos de onda de luz em diferentes faixas”, disse Tomlinson. “Se uma espécie parece opticamente diferente da outra, você pode começar a identificá-la”, disse ela.
Nos próximos meses, à medida que os dados do PACE se tornarem mais facilmente acessíveis, Tomlinson espera poder fornecer dados mais precisos às agências estatais que regulam e gerem praias públicas e pescarias sobre a proliferação de algas nocivas.
Ela quer avisá-los o suficiente para permitir que se preparem para as florações e mitiguem os impactos nocivos, movendo os bancos de moluscos, usando diferentes fontes de água para incubatórios de moluscos ou tratando a água com produtos químicos para erradicar um tipo específico de fitoplâncton.
Qualidade do ar
Marcela Loría-Salazar, professora assistente de meteorologia na Universidade de Oklahoma, está se preparando para usar os dados do PACE sobre aerossóis para estudar a poluição do ar em áreas onde há menos monitores terrestres da qualidade do ar.
Segundo Loría-Salazar, que lidera o Laboratório de Aerossóis Atmosféricos e Qualidade do Ar (AAAQ Lab) da Universidade de Oklahoma, as informações sobre a qualidade do ar estão mais disponíveis nas cidades do que em lugares como Oklahoma.
“O centro do país não tem esta informação”, disse ela. “Queremos usar dados de satélite para mostrar às pessoas a que estão sendo expostas.”
Desde que passou pelo treinamento oferecido pelo programa PACE Early Adopter, Loría-Salazar disse que se sente bem preparada para aproveitar tudo o que o satélite tem a oferecer. Ela usará dados produzidos pelo Ocean Color Instrument para detectar as cores de aerossóis específicos, que mudam dependendo da proximidade das partículas transportadas pelo ar da superfície da Terra.
“Outros satélites não foram capazes de fornecer essa informação na magnitude que o Pace fará”, disse ela.
Quanto mais escura for a fumaça, por exemplo, mais próxima ela estará da Terra, então as pessoas terão maior probabilidade de desenvolver asma e problemas cardiorrespiratórios. Onde a fumaça é mais branca ou mais distante, as pessoas tendem a ter mais problemas cardiovasculares.
“Portanto a cor é importante. Está nos dizendo se a fumaça é fresca ou se envelheceu. E eles têm dois caminhos diferentes para a saúde humana”, disse ela.
Ao detectar o tipo e a localização dos diferentes aerossóis, bem como a concentração e a fonte, Loría-Salazar e a sua equipa esperam envolver os decisores no desenvolvimento de modelos de exposição mais eficazes e outros recursos para mitigar os impactos nocivos dos poluentes nos seus cidadãos.
“Se for natural (como a fumaça de um incêndio florestal), podemos criar estratégias de mitigação”, disse ela. “Se for feito pelo homem, podemos criar políticas.”
