解釋地球神秘的紅光
2021/10/19
示意圖
在2009年有一顆衛星環繞著地球，有計畫性的掃描和揀選從地表反射的波長。研究人員原本在尋找二氧化碳的光譜特徵，但他們意外發現了一種來源不明的波長。研究人員發現地表被不同亮度的紅色光芒所覆蓋，因為這個波長無法穿過太陽的外大氣層，所以不可能是太陽光的反射。尤其發光的地點大都集中在有很多植物的地方，像是亞馬遜盆地、北方的常綠林、 美國中西部的農田，全都在發光。究竟這是怎麼一回事？
植物利用光進行光合作用並產生氧氣，在這過程中陽光會接觸到植物細胞內葉綠體的構造，當葉綠素分子吸收光後，部分的電子會被激發。這些電子經過一系列反應，將光能轉變成化學能，過程中將二氧化碳和水轉換成葡萄糖，這是一種植物生長所需要的單醣，但植物通常會吸收超過它所能消耗的陽光。舉例來說，冬天長青樹上結冰的葉子無法像平常一樣進行光合作用，但他們還是會照到陽光，若沒有解決這個問題，多餘的光會破壞光合作用系統。因此，第二種植物使用光的方法就是將其轉換為熱能，然後從葉子散熱。第三種植物與光的作用則是用不同波長，將它反射回去，產生所謂的葉綠素螢光。
在光合作用中，葉綠素內的電子會經過一連串的化學反應，但當部分電子還原到它們的基態時，它們會將光能釋放出來。整體來說，大約百分之一被吸收的光會被排出，成為光譜上紅色端的波長。當全世界的植物在行光合作用時，都會發出紅色光芒，這就是地球產生神秘紅光的原因。這個意外發現讓我們能即時看到地球在呼吸，並監測全世界生態系統的健康。 因為植物遇到逆境時會變色或落葉，過去研究人員利用綠色程度作為植物健康的指標，但這個方法並不可靠。透過葉綠素螢光能夠直接地測量光合作用的狀況、推估排出的氧氣量以及有多少碳被吸收。目前科學家已使用葉綠素螢光來監測有害浮游植物的增生、追蹤亞馬遜和大平原的乾旱所造成的影響。
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