Earth's mysterious red glow, explained - Zoe Pierrat

Translator: Farid Rajabi Reviewer: shirin etebar

In 2009, a satellite circled Earth,

در ۲۰۰۹، یک ماهواره به دور زمین چرخید

methodically scanning and sorting the wavelengths

تا طول موج‌های بازتابیده شده از سطح زمین را

reflecting off the planet’s surface.

اسکن و آن‌ها را دسته بندی کند.

Researchers were looking for the spectral signature of carbon dioxide

محققان به دنبال امضای طیفی دی‌اکسیدکربن بودند

when they noticed something baffling:

که متوجه چیزی عجیب شدند:

an unexpected wavelength of unknown origin.

طول موجی پیش‌بینی نشده با منشاء ناشناس.

They tried looking at Earth with only this wavelength,

آن‌ها سعی کردند که با این طول موج به زمین نگاه کنند

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

و دیدند که سیاره با رنگ قرمز با شدت‌های متفاوت پوشیده شده.

This couldn’t have been reflected sunlight

این نمی‌توانست نور بازتابیده از خورشید باشد

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

چون طول موجی بود که هرگز اتمسفر خارجی خورشید را ترک نکرده بود.

And it didn’t correspond with densely populated areas,

و با مناطق پرجمعیت مطابقت نداشت

suggesting it wasn’t human-made either.

که نشان می‌داد منبع انسانی نیز ندارد.

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

در واقع، از مکان‌هایی با گیاهان زیاد سرچشمه گرفته بود:

the Amazon basin, northern evergreen forests,

حوضه آمازون، جنگل‌های همیشه سبز شمالی

and croplands of the Midwestern US were all ablaze.

و مناطق زراعی غرب-میانه آمریکا همگی درخشان بودند.

So, what was going on?

خب، چه اتفاقی در حال وقوع بود؟

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

گیاهان و دیگر ارگانیسم‌ها با استفاده از نور، به روش فتوسنتز رشد می‌کنند.

But that’s just one of three ways that light

اما این فقط یکی از سه راهی است که نور

entering a photosynthetic organism is used.

وارد شده در ارگانیسم فتوسنتزکننده، مصرف می‌شود.

And this is the key to solving the mystery.

و این کلید حل معماست.

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

برای درک بقیه، باید با فتوسنتز شروع کنیم.

During this process,

در طول این فرآیند،

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

نور خورشید به ساختارهایی در سلول‌های گیاهی به نام کلروپلاست برخورد می‌کند

which are packed with chlorophyll pigments.

که با رنگ‌دانه‌های کلروفیل پر شده‌اند.

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

وقتی مولکول‌ کلروفیل نور را جذب می‌کند، برخی از الکترون‌های آن برانگیخته می‌شوند.

They go through a series of reactions,

آن‌ها مجموعه‌ای از واکنش‌ها را طی می‌کنند

which transform light energy into chemical energy.

که انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند.

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

این انرژی مورد نیاز برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید و آب به گلوکز،

the simple sugar plants need to grow.

قند ساده‌ی گیاهان برای رشد را تامین می‌کند.

And of course, this reaction generates an important byproduct.

و البته این فرآیند یک نتیجه جانبی مهم نیز دارد.

Photosynthesis—

فتوسنتز—

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

که همواره توسط گیاهان، جلبک‌ها و باکتری‌ها صورت می‌گیرد—

produces all of Earth’s oxygen.

تمام اکسیژن زمین را تولید می‌کند.

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

اما گیاهان معمولا، نوری بیشتر از چیزی که می‌توانند مصرف کنند را جذب می‌کنند.

For instance, over winter,

برای مثال، در طول زمستان،

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

برگ‌های یخ‌زده درختان همیشه‌سبز نمی‌توانند با سرعت معمول خود فتوسنتز کنند،

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

اما آنها هنوز در معرض تابش زیادی از نور خورشید هستند.

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

اگر با آن برخورد نشود، نور اضافی می‌تواند به ساختارهای فتوسنتزی آن‌ها آسیب برساند.

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

دومین راهی که گیاهان از نور استفاده می‌کنند، تبدیل آن به گرما

and dissipating it out of their leaves.

و خارج کردن آن از برگ‌هایشان است.

The third way plants interact with incoming light

سومین راه تعامل گیاهان با نور ورودی،

is by radiating it back out at a different wavelength,

تابش آن به بیرون با طول موج متفاوت است

producing what’s called chlorophyll fluorescence.

که چیزی را تولید می‌کند که فلورسانس کلروفیل می‌نامیم.

During photosynthesis, the chlorophyll’s excited electrons

در طول فتوسنتز، الکترون‌های برانگیخته کلروفیل

move through that series of chemical reactions.

مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی را طی می‌کنند.

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

اما وقتی برخی از الکترون‌های برانگیخته به حالت پایا بازمی‌گردند،

they emit energy as light.

انرژی را به صورت نور منتشر می‌کنند.

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

بطور کلی، حدود ۱% نور جذب شده

as wavelengths at the red end of the spectrum.

با طول موج‌هایی در انتهای طیف قرمز، بازتاب می‌شوند.

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

این مقدار به میزانی کم است که نمی‌توانید آن را با چشم غیرمسلح ببینید.

But plants the world over are fluorescing as they photosynthesize.

اما گیاهان سراسر جهان در حالی که فتوسنتز می‌کنند، درخشش فلورسانس هم دارند.

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

و این همان چیزی است که باعث درخشش قرمز و مبهوت‌کننده زمین است

as observed by satellite.

که با ماهواره رصد می‌شود.

It was an accidental discovery, but a huge breakthrough.

این یک کشف تصادفی اما یک پیشرفت بزرگ بود.

Tracking chlorophyll fluorescence from space

ردیابی درخشش کلروفیل از فضا

allows us to watch the planet breathe in real time—

به ما اجازه می‌دهد که نفس کشیدن سیاره را در لحظه تماشا کنیم—

and monitor the health of ecosystems worldwide.

و سلامت اکوسیستم‌های سراسر جهان را زیر نظر داشته باشیم.

Previously, researchers used levels of greenness

پیش‌تر، محققان از درجات سبز بودن

as the main estimate for plant health.

برای تخمین سلامت زمین استفاده می‌کردند.

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

زیرا معمولا رنگ گیاهان تغییر می‌کند یا وقتی که استرس دارند برگ‌هایشان می‌ریزد،

higher levels of green typically indicate healthier plants.

سطوح سبز بیش‌تر، به طور معمول نشان‌دهنده گیاهان سالم‌تر است.

But this measure can be unreliable.

اما این اندازه‌گیری می‌تواند نامعتبر باشد.

In contrast, chlorophyll fluorescence is a direct measure

در مقابل، فلورسانس کلروفیل معیاری برای اندازه‌گیری مستقیم

of photosynthetic activity.

فعالیت‌های فتوسنتزی است.

It can help us infer how much oxygen is being released

این می‌تواند به ما در نتیجه‌گیری مقدار اکسیژن آزاد شده کمک کند

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

و اینکه در یک سیستم، چه مقدار کربن در حال جذب است.

Drops in chlorophyll fluorescence may also occur

کاهش در میزان فلورسانس کلروفیل ممکن است پیش از

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

بروز علائم قابل مشاهده استرس گیاه رخ دهد که نیازمند اندازه‌گیری به موقع است.

Scientists have already used chlorophyll fluorescence to monitor

دانشمندان تا به حال از فلورسانس کلروفیل برای نظارت بر

harmful phytoplankton blooms,

شکوفه‌های مضر فیتوپلانکتون

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

و پیگیری آثار خشکسالی در آمازون و دشت‌های بزرگ استفاده کرده‌اند.

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

در ادامه، ما در حال بررسی فتوسنتز از فضا هستیم

and gauging how best to support our silent friends,

و سنجش اینکه چگونه دوستان ساکت‌مان را بهتر پشتیبانی کنیم،

who already do so much for us.

همان‌هایی که تا الان کارهای زیادی برای ما انجام داده‌اند.