optik

Pflanzen aus dem All sehen

Pflanzen nehmen Sonnenlicht auf, um Photosynthese zu betreiben, das sollte jedem bekannt sein. Einen winzigen Teil der aufgenommenen Lichtenergie geben sie jedoch wieder ab.

Diese sogenannte Chlorophyllfluoreszenz ist für uns unsichtbar, enthält aber wertvolle Informationen darüber, wie aktiv die Photosynthese gerade abläuft. Gerät eine Pflanze beispielsweise durch Hitze oder Trockenheit unter Stress, kann sich dieses Lichtsignal verändern.

Genau diese Fluoreszenz soll die neue Erdbeobachtungsmission FLEX der Europäischen Weltraumorganisation ESA weltweit vermessen. Der Satellit soll am 15. September starten und trägt dafür das Spektrometer FLORIS an Bord.

FLORIS zerlegt das von der Erde eintreffende Licht in verschiedene Wellenlängen und soll darin die sehr schwachen Fluoreszenzsignale der Vegetation erfassen. Auf diese Weise sollen globale Karten entstehen, die zeigen, wie aktiv Pflanzen Photosynthese betreiben und wo Vegetation unter Stress steht.

Damit das überhaupt funktioniert, ist enorme technische Präzision nötig. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena haben dafür unter anderem eine spezielle Doppelspalt-Baugruppe entwickelt.

Ihre beiden jeweils gut vier Zentimeter langen Schlitze sind nur 85 Mikrometer breit und dürfen davon höchstens um einen Mikrometer abweichen. Schon größere Abweichungen würden dazu führen, dass zu viel oder zu wenig Licht auf den Detektor gelangt und die Messungen ungenauer werden.

Zwei ebenfalls in Jena gefertigte Spiegel besitzen eine Oberflächenrauheit von lediglich 0,3 Nanometern, was ungefähr dem Abstand von ein bis zwei Atomen entspricht. Nur mit einer derart präzisen Optik lässt sich das schwache Signal zuverlässig analysieren.

Die Daten von FLEX könnten helfen, die flächige Reaktion von Vegetation auf Trockenheit, Hitze und weitere Belastungen großräumig zu verfolgen. Für die Klima- und Vegetationsforschung eröffnet das einen besonderen Blick auf die Erde als Ganzes.

Weitere Informationen:
iof.fraunhofer.de/de/…