FLEX gaat plantengloed meten: wat vertelt dat over droogte?

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft op 15 september FLEX gelanceerd vanuit Frans-Guyana, samen met de satelliet Sentinel-3C. Beide hebben inmiddels contact gemaakt met de aarde. FLEX krijgt een bijzondere opdracht: licht meten dat planten zelf afgeven. De lancering is gelukt, maar de komende dagen worden eerst de systemen gecontroleerd. Gelanceerd zijn en klaar zijn voor onderzoek zijn verschillende stappen.

Een blad is een kleine voedselfabriek

Planten gebruiken zonlicht om van koolstofdioxide uit de lucht suikers te maken. Dat heet fotosynthese. De suikers leveren bouwmateriaal voor bijvoorbeeld bladeren en hout. Daarvoor zijn ook water en voedingsstoffen nodig. Bij watertekort kunnen de piepkleine openingen in een blad dichtgaan. Daardoor komt minder koolstofdioxide binnen en kan de productie vertragen. Voor boeren en bosbeheerders is het dus nuttig om te weten hoe actief hun planten nog zijn.

Niet al het licht wordt gebruikt

Een plant kan niet alle opgevangen lichtenergie gebruiken voor die productie. Een deel raakt hij kwijt als warmte, een klein deel komt terug als een zwakke gloed. Dat laatste heet fluorescentie. FLEX gaat dit signaal meten. Je kunt het vergelijken met een aanwijzing voor wat er binnen in het blad gebeurt.

Meer gloed is niet altijd beter

Dat signaal is geen simpel rapportcijfer. Volgens ESA kunnen droogte en vorst de gloed verminderen wanneer een plant zichzelf beschermt. Ernstige beschadiging kan de fluorescentie juist sterk verhogen. Onderzoekers moeten dus uitzoeken wat een verandering betekent. Alleen zeggen dat een fel gloeiende plant gezond is, zou verkeerd zijn. De omstandigheden en het soort plant tellen mee.

Hoe vindt een satelliet zo weinig licht?

FLEX heeft daarvoor een instrument dat FLORIS heet. Het splitst binnenkomend licht heel precies op in verschillende golflengten: denk aan kleuren, maar dan veel nauwkeuriger dan je ogen kunnen onderscheiden. Zo kan het zwakke plantsignaal uit het veel sterkere weerkaatste zonlicht worden gehaald. Gekoelde lichtsensoren beperken verstoringen in de meting. Het instrument heeft ook een ingebouwde controle waarmee onderzoekers kunnen nagaan of de metingen betrouwbaar blijven.

Zo lees je het plaatje boven dit artikel

De ESA-illustratie laat zien wat de satelliet moet waarnemen. Rood en oranje staan voor een sterk fluorescentiesignaal; groen en blauw voor een zwakker signaal. Het is een uitlegbeeld dat ESA in april publiceerde, geen eerste meetkaart van de pas gelanceerde satelliet. De felle kleuren maken het zwakke, voor onze ogen onzichtbare signaal voorstelbaar.

Waarom hebben wij daar iets aan?

Onderzoekers hopen hiermee beter te begrijpen hoe gewassen reageren op omstandigheden die hun groei beperken. Dat raakt onze voedselvoorziening. Daarnaast nemen planten bij het groeien koolstofdioxide op. Maar die koolstof blijft niet allemaal voorgoed vastzitten: door ademhaling en afbraak komt een groot deel weer vrij. Metingen van fotosynthese helpen daarom ook om de kringloop van koolstof te begrijpen. Alleen zien hoeveel groen ergens staat, vertelt nog niet het hele verhaal.

Samen kijken levert meer informatie op

FLEX gaat samenwerken met een Sentinel-3-satelliet. Die levert extra gegevens over bijvoorbeeld wolken, waterdamp en de temperatuur van het land. De combinatie moet helpen om de plantensignalen uit te leggen. De eerste stap is nu gezet; de daadwerkelijke onderzoeksresultaten moeten nog volgen.