เพื่อให้เข้าใจว่าโลกของเราใช้พลังงานอย่างไร
เราต้องรวมข้อมูลทางพันธุกรรมจากการศึกษาจุลินทรีย์ เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ กับมุมมองดาวเทียมของโลกของเรา เครดิต: J. KAPUSTA
สองโครงการที่แตกต่างกันอย่างมากมายแต่เสริมกันสามารถเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกได้ ความลึกลับที่มีมายาวนานว่าจุลินทรีย์ดำเนินการอย่างไรในโลกนั้นใกล้จะได้รับการแก้ไขแล้ว ต้องขอบคุณเมตาเจโนมิกส์ ซึ่งเป็นการจัดลำดับดีเอ็นเอของประชากรทั้งหมดของชีวิตจุลินทรีย์ และหากโครงการบันทึกความผันผวนของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ส่งถึงโลกกลับมาเป็นเหมือนเดิม เราก็สามารถเริ่มทำนาย หรือแม้แต่จัดการ การเปลี่ยนแปลงทางนิเวศวิทยาในระดับดาวเคราะห์ได้
ในปีพ.ศ. 2509 ฉันได้ส่งเสริมแนวคิดในการถ่ายภาพ “โลกทั้งใบ” จากอวกาศ โดยหวังว่าจะกระตุ้นความสนใจของมนุษยชาติในที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่ แนวคิดของภาพถ่ายทั้งโลกขยายตัวอย่างมากในปี 2541 เมื่ออัล กอร์ รองประธานาธิบดีสหรัฐฯ ในขณะนั้น วาดภาพกล้องวิดีโอในอวกาศอย่างถาวรเพื่อถ่ายทอดภาพความละเอียดสูงแบบเรียลไทม์ของด้านที่มีแสงแดดส่องถึงโลกของเรา กล้องจะอยู่ที่ Lagrange-1 ซึ่งเป็นจุดระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกซึ่งมีแรงโน้มถ่วงเป็นกลาง ณ จุดนี้ในอวกาศซึ่งอยู่ห่างจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร วัตถุโคจรรอบดวงอาทิตย์พร้อมกับเรา โครงการของกอร์ได้รับการแก้ไขและในที่สุดก็ตั้งชื่อว่าหอสังเกตการณ์สภาพอากาศห้วงอวกาศ (DSCOVR) โครงการนี้ได้รับการอนุมัติจาก US National Academy of Sciences และ 100 ล้านดอลลาร์จากรัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกา และดาวเทียมก็ถูกสร้างขึ้น
ตำแหน่งของ DSCOVR ระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกคือการทำให้มันสมบูรณ์แบบสำหรับการตรวจสอบอัลเบโดของดาวเคราะห์ ปริมาณแสงสะท้อนที่โลก ข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อการปรับปรุงแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ดาวเทียมยังใช้เพื่อวัดงบประมาณความร้อนทั้งหมดของโลก วัดและชี้นำความก้าวหน้าของเราในการขจัดภาวะโลกร้อน นอกจากนี้ยังจัดให้มีการสอบเทียบการอ่านค่าอุณหภูมิที่จำเป็นมากจากดาวเทียมโคจรรอบโลกต่ำ และทุกคนที่มีหน้าจอคอมพิวเตอร์จะสามารถนึกถึงภาพ ‘ใหญ่ที่นี่ตอนนี้’ ที่แท้จริงของโลกของเราได้ น่าเศร้าที่ดาวเทียมดับในโกดังนอกกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. ฝ่ายบริหารของบุชได้ทำลายโครงการนี้ในเดือนมกราคม 2544 และยกเลิกความหวังสำหรับการเปิดตัวในปี 2549
ไม่ว่า DSCOVR จะทำให้เป็น Lagrange-1
หรือไม่ สิ่งที่คล้ายคลึงกันจะต้องเกิดขึ้นในไม่ช้านี้ เราต้องตอบคำถามสำคัญบางข้อ พลังงานแสงอาทิตย์จะไปที่ไหนเมื่อกระทบโลก? สิ่งมีชีวิตทางชีวภาพดูดซึมได้มากแค่ไหน? และชีวิตทางชีววิทยาส่งผลต่อการไหลของพลังงานทางกายภาพในชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอย่างไร?
เมื่อ DSCOVR หรือดีกว่า ได้รับการติดตั้ง กิจกรรมที่สำคัญที่สุดทั่วโลกที่สามารถตรวจสอบได้จะเกิดขึ้นในระดับของยีนแบคทีเรีย Metagenomics ทำให้เราเข้าถึงรายละเอียดเกี่ยวกับยีนและชุมชนยีนของแบคทีเรียและอาร์เคีย ซึ่ง 99% ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้ในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์เผยให้เห็นวิถีการเผาผลาญใหม่สำหรับการผลิตออกซิเจนและคาร์บอนโดยจุลินทรีย์ในมหาสมุทร
ต้องเข้าใจเส้นทางเหล่านี้เพราะผลกระทบของมันทำงานในระดับดาวเคราะห์และสามารถควบคุมเป็นแหล่งพลังงานใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น คาร์บอนที่เกาะติดกันอย่างแน่นหนาในลิกนินถูกย่อยสลายโดยส่วนใหญ่ในซุปจุลินทรีย์ของปลวกขาหลัง ออกซิเจนครึ่งหนึ่งของโลกผลิตโดยจุลินทรีย์ในมหาสมุทร และพวกมันสามารถแก้ไขปริมาณคาร์บอนในบรรยากาศที่ไม่ทราบได้ แต่น่าจะมหาศาล เมื่อนักนิเวศวิทยาเปิดกล่องดำจุลินทรีย์ เช่น ดินและลำไส้ และเมื่อพวกเขาเข้าใจการถ่ายทอดยีนที่อุดมสมบูรณ์ระหว่างโปรคาริโอตและไวรัส เราจะเริ่มทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่ใกล้เคียงทางชีวภาพ ด้วยประเภทของการติดตามอย่างใกล้ชิดที่ metagenomics เสนอ ความสามารถในการคาดการณ์ของนิเวศวิทยาควรปรับปรุง
นี้อาจตามมาด้วยวิศวกรรม เพื่อควบคุมภาวะโลกร้อน วันหนึ่งเราอาจหันไปใช้วิธีบรรเทา เช่น ม่านบังแดดแบบปรับได้สำหรับ Earth ซึ่งตั้งอยู่ที่ Lagrange-1 หรือเพิ่มกิจกรรมของแพลงก์ตอนพืชด้วยสารอาหารหรือธาตุเหล็กในน้ำลึก
ทั้งสองเส้นทางมีความสามารถในการจัดการพลังงานในระดับดาวเคราะห์ และแต่ละเส้นทางควรได้รับการตรวจสอบแบบค่อยเป็นค่อยไป จุลชีพดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้ในพื้นที่ด้วยการทดลองในมหาสมุทรแล้วขยายขนาดขึ้น และจานบังแดดที่สามารถขยายได้ถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 กิโลเมตรจะช่วยให้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงงบประมาณความร้อนได้อย่างแม่นยำ
DSCOVR ที่ติดตั้งม่านบังแดดแบบปรับได้อาจทำหน้าที่เป็นเทอร์โมสแตทของดาวเคราะห์ ทำให้ปรับปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ส่งถึงโลกได้อย่างละเอียด เพื่อรักษาสภาพอากาศให้คงที่ วิสัยทัศน์นี้ต้องการความเข้าใจที่ดีขึ้นอย่างมากเกี่ยวกับงบประมาณด้านพลังงานชั่วคราวและระดับภูมิภาคและการมีปฏิสัมพันธ์กับชีวิตจุลินทรีย์บนโลก
การรวมข้อมูล แนวคิด แบบจำลอง และภาพของระบบทั้งโลกที่รวมกันเป็นหนึ่งเดียวสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับสาธารณชนและอาจเปลี่ยนความคิดทางวิทยาศาสตร์ ในการศึกษาพลวัตของพลังงานของระบบ Earth–Sun ในขณะที่เรียนรู้ว่าพันธมิตรจุลินทรีย์ของเราจัดการอย่างไรเพื่อให้โลกนี้มีสภาพภูมิประเทศที่สะดวกสบายตลอดชีวิต เราจะเริ่มก้าวไปสู่ความหมายที่สมบูรณ์ของการพิทักษ์โลก เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
