Earth's mysterious red glow, explained - Zoe Pierrat

المترجم: Yahya Mansour المدقّق: omar idmassaoud

In 2009, a satellite circled Earth,

في عام 2009، حلّق قمرٌ صناعي حول الأرض،

methodically scanning and sorting the wavelengths

وبشكل منهجي قام بمسح الأطوال الموجية المنعكسة عن سطح الكوكب وفَرزِها.

reflecting off the planet’s surface.

Researchers were looking for the spectral signature of carbon dioxide

كان الباحثون حريصين على إيجاد البصمة الطيفية لثاني أكسيد الكربون؛

when they noticed something baffling:

وذلك عندما لاحظوا شيئًا محيرًا:

an unexpected wavelength of unknown origin.

طولٌ موجيٌ غير متوقع ومن أصلٍ غيرُ معروف.

They tried looking at Earth with only this wavelength,

لقد حاولوا النظر إلى الأرض من خلال هذا الطول الموجي فقط،

and saw the planet covered in a red hue of varying intensity.

ورأوا الكوكب مغطى بدرجات من اللون الأحمر متفاوتة الشدة.

This couldn’t have been reflected sunlight

لا يمكن أن يعكس هذا ضوء الشمس،

because it was a wavelength that never escapes the Sun’s outer atmosphere.

لأنه كان طولا موجيا لا ينفذ من الغلاف الجوي الخارجي للشمس

And it didn’t correspond with densely populated areas,

ولا يتوافق مع المناطق المكتظة بالسكان؛

suggesting it wasn’t human-made either.

مما يشير إلى أنه لم يكن من صنع الإنسان أيضًا.

In fact, it was emanating from places with lots of plants:

في الواقع، كان صادرا من أماكن بها الكثير من النباتات:

the Amazon basin, northern evergreen forests,

حوض الأمازون والغابات الشمالية دائمة الخضرة

and croplands of the Midwestern US were all ablaze.

والأراضي الزراعية في الغرب الأوسط للولايات المتحدة

كانت كلها شديدة الحمرة.

So, what was going on?

ماذا كان يحدث إذا؟

Plants and other organisms use light to grow by way of photosynthesis.

تَستخدم النباتات وكائنات أخرى الضوء للنمو عن طريق التمثيل الضوئي.

But that’s just one of three ways that light

هذه طريقة من ضمن ثلاث طرق يُستخدم فيها الضوء الذي يدخل إلى كائن التمثيل الضوئي،

entering a photosynthetic organism is used.

And this is the key to solving the mystery.

وذلك مفتاح اللغز.

To understand the others, we need to begin with photosynthesis.

لفهم الطريقتين الأخريين، نحتاج أن نبدأ بعملية التمثيل الضوئي.

During this process,

أثناء هذه العملية،

sunlight hits structures within a plant’s cells called chloroplasts,

تتعرض البنية الخلوية لخلية نباتية تسمى البلاستيدات الخضراء إلى ضوء الشمس،

which are packed with chlorophyll pigments.

التي تملؤها أصباغ الكلوروفيل.

When chlorophyll molecules absorb light, some of their electrons become excited.

تصبح بعض إلكترونات الكلوروفيل في حالة مثارة عندما تمتص جزيئاته الضوء،

They go through a series of reactions,

وتمر بسلسلة من التفاعلات التي تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

which transform light energy into chemical energy.

This powers the conversion of carbon dioxide and water into glucose,

يعزز ذلك تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز؛

the simple sugar plants need to grow.

وهو سكر أحادي تحتاجه النباتات للنمو.

And of course, this reaction generates an important byproduct.

وبالتأكيد سيولد هذا التفاعل ناتجًا ثانويًا مهمًا؛

Photosynthesis—

فالتمثيل الضوئي—

which is constantly being carried out by plants, algae, and bacteria—

الذي تقوم به النباتات والطحالب والبكتيريا— ينتج كل الأوكسجين الموجود على الأرض.

produces all of Earth’s oxygen.

But plants regularly absorb more light than they’re able to consume.

تمتص النباتات بانتظام ضوءًا أكثر من الذي تستهلكه.

For instance, over winter,

على سبيل المثال، خلال فصل الشتاء

the frozen leaves of evergreen trees can't photosynthesize at their usual rate,

لا تؤدي الأوراق المجمدة للأشجار دائمة الخضرة التمثيل الضوئي بمعدلاتها المعتادة،

but they're still exposed to a lot of sunlight.

لكنها لا تزال معرضة للكثير من ضوء الشمس.

If not dealt with, the excess light can damage their photosynthetic machinery.

يمكن للضوء الزائد أن يتلف آلية التمثيل الضوئي الخاصة بها إذا لم يتم التعامل معه.

So, the second way plants use light is by transforming it into heat

إذن، الطريقة الثانية التي تستخدمها النباتات هي تحويل ذلك الضوء إلى حرارة

and dissipating it out of their leaves.

وتبديده خارج أوراقها.

أما الطريقة الثالثة التي تتفاعل بها النباتات مع الضوء الوارد؛

The third way plants interact with incoming light

is by radiating it back out at a different wavelength,

هي إشعاعه مرة أخرى بطول موجي مختلف

producing what’s called chlorophyll fluorescence.

لإنتاج ما يسمى بـ“التوهج اليخضوري“.

During photosynthesis, the chlorophyll’s excited electrons

تتحرك إلكترونات الكلوروفيل المُثارة أثناء عملية التمثيل الضوئي

move through that series of chemical reactions.

عبر سلسلة من التفاعلات الكيميائية.

But as some of the excited electrons fall back to their ground states,

ولكن مع عودة بعض الإلكترونات المثارة إلى حالتها القاعية،

they emit energy as light.

تنبعث منها طاقة على هيئة ضوء.

Overall, about 1% of the light absorbed is re-emitted

بشكل عام، يُعاد انبعاث حوالي واحد بالمائة من الضوء الممتص

as wavelengths at the red end of the spectrum.

كأطوال موجية عند الطرف الأحمر للطيف.

It’s such a small amount that you can’t see it with the naked eye.

إنها كمية صغيرة لا يمكنك رؤيتها بالعين المجردة.

But plants the world over are fluorescing as they photosynthesize.

لكن جميع نباتات العالم تتوهج لأنها تقوم بعملية التمثيل الضوئي.

And this is what’s caused the Earth’s baffling red glow,

وهذا ما تسبب في التوهج الأحمر المحير للأرض

as observed by satellite.

كما تم رصده بواسطة الأقمار الصناعية.

It was an accidental discovery, but a huge breakthrough.

لقد كان اكتشافًا عرضيًا لكنه كان إنجازا كبيرا.

Tracking chlorophyll fluorescence from space

يتيح لنا تتبع التوهج اليخضوري من الفضاء

allows us to watch the planet breathe in real time—

مشاهدة الكوكب وهو يتنفس في الوقت الفعلي،

and monitor the health of ecosystems worldwide.

ومراقبة صحة النظم البيئية في جميع أنحاء العالم.

Previously, researchers used levels of greenness

استخدم الباحثون مستويات الاخضرار من قبل

as the main estimate for plant health.

كتقدير أساسي لصحة النبات

Because plants generally change colors or lose foliage when they’re stressed,

لأن النباتات بشكل عام تتغير ألوانها أو تفقد أوراقها عندما تتعرض للإجهاد،

higher levels of green typically indicate healthier plants.

فالمستويات الأعلى من اللون الأخضر تشير عادةً إلى نباتات أكثر صحة،

But this measure can be unreliable.

لكن لا يمكن الاعتماد على هذا التقدير.

In contrast, chlorophyll fluorescence is a direct measure

في المقابل، يعتبر التوهج اليخضوري مقياسًا مباشرًا لنشاط التمثيل الضوئي.

of photosynthetic activity.

It can help us infer how much oxygen is being released

يمكن أن يساعدنا في استنتاج كمية الأكسجين التي يتم إطلاقها

and how much carbon is being absorbed in a given system.

وكمية الكربون التي يتم امتصاصها في نظام بيئي معين.

Drops in chlorophyll fluorescence may also occur

قد يحدث انخفاض في التوهج اليخضوري أيضًا

before visible signs of plant stress, making it a timely measure.

قبل ظهور علامات واضحة على إجهاد النبات، مما يجعله معيارا في الوقت المناسب.

Scientists have already used chlorophyll fluorescence to monitor

استخدم العلماء بالفعل التوهج اليخضوري لمراقبة أزهار العوالق النباتية الضارة،

harmful phytoplankton blooms,

and track the effects of drought in the Amazon and Great Plains.

وتتبع آثار الجفاف في الأمازون والسهول الكبرى.

Going forward, we’ll be investigating photosynthesis from space,

من الآن فصاعدًا، سنحقق في عملية التمثيل الضوئي من الفضاء،

and gauging how best to support our silent friends,

وسنجد أفضل السبل لدعم أصدقائنا الصامتين

who already do so much for us.

الذين يقدمون لنا الكثير بالفعل.