پلانکتون‌ها – ارگانیسم‌های ریزی که در دریا شناور هستند – معمولا تا اندازه‌ای کوچک هستند که بدون میکروسکوپ دیده نمی‌شوند. اما با کمک گرفتن از ریاضیات و یک دستگاه تصویر برداری بسیار قوی، دانشمندان برای اولین بار از فضا گونه‌ای از پلانکتون را شناسایی کردند. یافتن اینکه کدام پلانکتون رشد و گسترش پیدا کرده به دانشمندان در درک اثرات مخرب مواد سمی و آلاینده‌ها در اقیانوس کمک می‌کند. به عنوان مثال، رشد پلانکتون‌ها به شما کمک می‌کند تا تشخیص دهید چرا ساحلی که در نزدیکی شما قرار دارد، به خاطر جاری شدن مواد آلاینده و سمی توسط میکروب‌هایی که خودتان در محیط منتشر کرده‌اید، تعطیل شده است.

پلانکتون‌ها در دریا معمولا به صورت توده‌هایی در حال تولید و تکثیر سریع در زمان‌های کوتاه، یافت می‌شوند. ارگانیسم‌های کوچکی که به سرعت تکثیر می‌شوند توده پرجرمی را تشکیل می‌دهند که رنگ آب را تغییر می‌دهد. آبی که تحت تاثیر پلانکتون‌ها قرار گرفته است، قرمز، قهوه‌ای یا حتی سبز رنگ می‌شود. فارغ از رنگ، همه‌‌ی این توده‌ها موج سرخ نامیده می‌شوند.
بسیاری از توده‌ها می‌توانند برای محیط زیست مخرب باشند. آن‌ها مقدار نوری را که از خورشید به سایر گونه‌ها می‌رسد، کاهش می‌دهند. آن‌ها حتی قادر به تهی کردن آب از اکسیژن مورد نیاز برای ماهی‌ها و سایر گونه‌هایی هستند که برای زنده ماندن به آن احتیاج دارند. اما برخی از این توده‌ها برای انسان‌ها نیز خطرناک هستند. به این دلیل که پلانکتون‌ها سم و زهر در خود تولید می‌کند. سم باعث کشته شدن ماهی‌ها، مشکلات تنفسی در بعضی انسان‌ها و لکه‌دار شدن حلزون‌های صدف‌دار می‌شود. وقتی مراکز بهداشت و سلامت عمومی مطمئن نیستند که کدام گونه از پلانکتون‌های درون توده مسبب آلودگی و تولید سم است، مطمئن‌ترین راه را انتخاب کرده و سواحل را می‌بندند.

به خاطر خطر بالقوه موج سرخ، دانشمندان همواره پیگیر ردگیری توده‌های پلانکتون هستند. معمولا این پیگیری در دریا انجام می‌شود. هیدی دیرسن (Heidi Dierssen) از دانشگاه کنتیکت می‌گوید که ما به کشتی می‌رویم و بشکه‌هایی از آب را پر می‌کنیم. او بر روی نورشناسی دریایی کار می‌کند – نوری که از سطح آب بیرون می‌آید را اندازه می‌گیرد – تا بداند چه چیزی در آن زندگی می‌کند.
دیرسن و همکارانش نمونه‌های آب را از تنگه لانگ آیلند (Long Island) که به آب‌های نیویورک و کنتیکت می‌رسد جمع آوری می‌کنند (خلیجی که در آن آب شور و شیرین مخلوط می‌شود). در آزمایشگاه، یک تیم از همکاران او با میکروسکوپ به دنبال کشف پلانکتون می‌گردند. از آنجا که این تیم هر ماه یک بار برای نمونه‌برداری به این محل می‌روند، احتمالاً توده‌های مختلفی را ناخواسته از دست می‌دهند.

خوش شانسی از فضا
دیرسن می‌گوید که در 24 سپتامبر 2012 یکی از چهار همکار ما به دریا رفته بود و این توده عظیم را دید و مقدار آب برای ما جمع آوری کرده و برایمان آورد. درست در همین زمان، دیرسن به عکس‌هایی که در فضا از اقیانوس گرفته شده بود، نگاه می‌کرد. دوربینی خارج از ایستگاه بین المللی فضایی، عکس‌هایی را از همان منطقه در همان زمان از تنگه لانگ آیلند گرفته بود.
دوربین به نام تصویر‌بردار فراطیفی برای مناطق ساحلی یا HICO مشهور است. این طیف‌نما طول موج‌های مختلف نور را با رنگ‌های متفاوت مشخص می‌کند. HICO به طور اختصاصی برای مطالعه‌ی نوری که از مناطق ساحلی بازگشت داده می‌شود به کار می‌رود.

بیشتر دوربین‌ها تنها دیدی به میزان یک چهارم کیلومتر بر پیکسل دارند (پیکسل کوچک‌ترین نقطه نورانی است که در صفحه مانیتور قابل رویت می‌باشد). تصاویری که می‌بینیم بیش از هزاران پیکسل دارند. هر چه فضای کوچک‌تری در یک پیکسل جای گیرد، تصاویر با کیفیت بالاتری را خواهیم داشت.
دوربین‌هایی که هر پیکسل آن‌ها یک چهارم کیلومتر دارند، تنگه لانگ آیلند را به صورت لکه‌هایی رنگی به تصویر می‌کشند. تنگه حدود 177 کیلومتر طول دارد و عرض آن حداکثر به حدود 34 کیلومتر می‌رسد. اما HICO در حدود ده برابر بهتر از سایر دوربین‌هاست. HICO  قادر به تشخیص تغییراتی به کوچکی 0.00011 کیلومتر مربع در هر پیکسل در سطح اقیانوس است. نشانه‌های موج سرخ، با وضوح، دقت و جزئیات بیشتری در این تصاویر قابل رویت هستند. همچنین این دوربین توانایی تفکیک و شناسایی محدوه‌ی رنگ‌های بیشتری نسبت به سایر تجهیزات موجود در فضا را داراست.
بنابراین وقتی که دیرسن عکس‌هایی را که از ایستگاه فضایی به دستش رسیده بود مطالعه می‌کرد، قادر به رویت و شناسایی موج سرخی بود که همکارش نمونه آن را از دریا برداشته بود. او اضافه می‌کند که ما خوش شانس بودیم، زیرا HICO هنوز عملیاتی نشده است و تنها یک تصویربرداری آزمایشی برای زمانی محدود داشت. یک دوربین دیگر تصویری متفاوت را البته با جزئیات کمتری تهیه کرده بود.
زرد را می‌بینیم، قرمز را پیدا می‌کنیم.

جلبک‌های سبز و گیاهان دارای کلروپلاست می‌توانند نور خورشید را به انرژی تبدیل ‌کنند. خاصیت فلورسانس و وجود کلروپلاست‌ها مقداری از نور خورشید را جذب کرده و بخشی از آن را به فضا منعکس می‌کنند. دوربین‌های فضایی بسیاری از نورهای منعکس شده را قرمز رنگ می‌بینند.
اما گونه‌ای متفاوت نیز وجود دارد. کلروپلاستی که شامل فیکواریترین (Phycoerythrin) است، نوری را که منعکس می‌کند که دوربین آن را زرد می‌بیند و HICO این رنگ را در حال بازتاب از تنگه لانگ آیلند گزارش کرد.
دیرسن و تیمش براساس رنگ زردی که مشاهده کردند، توانستند نوع پلانکتونی که آن را تولید کرده، تشخیص دهند. مزودینیوم روبروم (Mesodinium rubrum) یک جانور ریز شناور بر سطح دریاست که از جلبک تغذیه می‌کند. این جانور در هنگام تغذیع کلروپلاست‌ها را نگه می‌دارد تا با آن‌ها نور خورشید را به انرژی تبدیل کند. این رنگ زرد به دلیل کلروپلاستِ جلبکی بوده که پلانکتون آن را خورده و به خاطر آن رنگ زرد به فضا منتشر می‌شود.
تیم دیرسن این جانور را با میکروسکوپشان شناسایی کردند. مزودینیوم روبروم سم نیست و همچنین سمی تولید نمی‌کند، پس در نتیجه موج سرخ این بار برای شناگران و حلزوون‌های صدفی خطری ندارد.
همچنین محققین ژن‌هایی را – بخشی از دی ان ای که مختص به هر گونه است – از توده‌های پلانکتون تشخیص دادند که وجود مزودینیوم روبروم را تایید می‌کردند. دانشمندان یافته‌هایشان را در 16 نوامبر در گزارشات پیشرفت آکادمی ملی علوم چاپ کردند.

دیرسن می‌گوید که ما توانستیم موج سرخ را از فضا ببینیم. این اولین بار بود که کسی این کار را انجام می‌داد. تازه این در حالی است که HICO هنوز شروع به کار نکرده است. دیرسن امیدوار است که در آینده گیرنده‌های حساس ماهواره‌ها به دانشمندان اجازه ردیابی و جاسوسی توده‌های پلانکتون را بدهند.

محدودیت‌های تکنولوژی
 لزلی براون (Leslie Brown) و گری برستاد (Gary Borstad) که هر دو در ASL علوم محیط زیست در بریتیش کلمبیا در کانادا کار می‌کنند، می‌گویند که بر روی بررسی تغییرات محیط زیست از راه دور که شامل نیز فضا می‌شود کار می‌کنند.

براون و برستاد فکر می‌کنند که احتمال اشتباه در تشخیص دادن موج سرخ از فضا زیاد است و به استفاده از میکروسکوپ برای شناسایی توده‌ها نیاز است. آن‌ها توضیح می‌دهند که دلیل حساسیت کار به این خاطر است که سلامتی انسان‌ها را تهدید می‌کند. اما هر دو موافق‌اند که ماهواره‌ها و سایر تجهیزات گیرنده‌های حساس فضایی می‌توانند هشداری به موقع در مخاطرات بعدی باشند.
دیرسن می‌گوید که کشتی‌ها نمی‌توانند در این مواقع سریع عمل کنند و فرصت مطالعه بر روی پلانکتون‌هل را از دست می‌دهند. با چشمانی ردیاب در فضا، ما قادر خواهیم بود چیزهای زیادی درباره‌ی آنچه که در اقیانوس‌ها رشد می‌کنند پیدا کنیم. که به ما در چرایی وجود توده‌های پلانکتون و نحوه‌ی رفتارشان کمک می‌کند.

منابع:

Scientists identify plankton from space