FLEX alla prova della fluorescenza vegetale

Il 15 settembre un razzo Vega-C è decollato dalla Guyana francese portando in orbita due satelliti europei. Uno dei due, FLEX, è stato progettato per rilevare il tenue bagliore emesso dalle piante durante la fotosintesi, un segnale legato all’attività della vegetazione e non soltanto al fatto che sia verde. Dopo la separazione dal razzo, i controllori di volo di Darmstadt hanno confermato il contatto con FLEX e con il satellite Copernicus Sentinel-3C. La parte decisiva, quella scientifica, deve però ancora cominciare.

Entrambi i satelliti hanno raggiunto orbite eliosincrone a circa 815 km dalla Terra, ma arrivare nello spazio non significa essere già in grado di produrre risultati scientifici. Occorre ancora calibrare FLORIS, lo strumento di FLEX, convalidarne le correzioni atmosferiche e confrontare le prime misurazioni della fluorescenza con quelle raccolte a terra. La fase di collaudo dovrebbe durare circa tre mesi, prima dell’avvio di una missione scientifica di 3,5 anni.

Un indizio, non una diagnosi

Quando la clorofilla assorbe la luce solare, impiega gran parte dell’energia nella fotosintesi oppure la disperde sotto forma di calore; una frazione minima viene invece riemessa come un debole bagliore rosso, chiamato fluorescenza indotta dal Sole, o SIF. Le tradizionali immagini satellitari mostrano se la vegetazione sia presente e verde, ma un bosco sottoposto a siccità può apparire perfettamente sano dall’alto anche mentre la fotosintesi rallenta. Poiché la fluorescenza è associata a questa attività funzionale, le variazioni del segnale possono manifestarsi prima che le foglie appassiscano o diventino marroni.

È la differenza tra controllare se in una fabbrica siano accese le luci e leggere uno degli indicatori sulla linea di produzione: il secondo offre informazioni sul funzionamento dell’impianto, senza però dire quanti prodotti finiti escano dalla catena di montaggio. L’assorbimento del carbonio può infatti diminuire senza che la fluorescenza cali nella stessa proporzione, quando le piante chiudono rapidamente gli stomi, come ha mostrato un esperimento controllato. La fluorescenza fornisce dunque un indizio utile, non una misura conclusiva.

Altri satelliti hanno già intercettato questo segnale: il giapponese GOSAT ha prodotto alcune delle prime rilevazioni su scala globale, seguito da OCO-2 della NASA e dall’europeo TROPOMI. Nessuno di questi strumenti, tuttavia, nacque specificamente per misurare la fluorescenza: offrono immagini molto dettagliate lungo strette fasce di terreno oppure una copertura ampia ma a bassa risoluzione. FLEX dovrebbe invece rilevare entrambe le principali regioni spettrali della fluorescenza lungo una fascia di 150 km, con un campionamento al suolo di 300 m e un ciclo orbitale di 27 giorni. Una risoluzione simile permette di distinguere molti paesaggi agricoli, sebbene le nuvole e la compresenza di superfici diverse nello stesso pixel limitino ciò che si potrà ricavare da ogni singolo passaggio.

Come FLORIS distingue un segnale quasi impercettibile

Per estrarre un bagliore tanto debole dalla luce solare riflessa, enormemente più intensa, serve un accorgimento spettroscopico. Lo spettro solare contiene sottili bande scure, corrispondenti alle lunghezze d’onda assorbite dai gas presenti nel Sole o nell’atmosfera terrestre; all’interno di queste bande il fondo riflesso diminuisce, rendendo più semplice modellare il piccolo contributo della fluorescenza. FLORIS è stato progettato per misurare lo spettro ad altissima risoluzione intorno a tali bande e, una volta corretti gli effetti dell’atmosfera, separare il segnale delle piante dal fondo. Il primo traguardo da verificare sarà se in orbita lo strumento raggiunga la precisione prevista.

Una misura della fluorescenza, presa isolatamente, rimane ambigua: un valore basso può indicare colture in sofferenza, ma anche una vegetazione rada che assorbe poca luce. FLEX opererà perciò in tandem con un satellite Sentinel-3, seguendolo lungo la stessa orbita. Gli strumenti di Sentinel-3 misurano la luce riflessa in diverse bande, dalle quali gli scienziati possono dedurre la struttura della chioma e le proprietà delle foglie; il sensore termico rileva inoltre la temperatura superficiale, che aumenta quando le piante colpite dalla siccità chiudono gli stomi e smettono di raffreddarsi attraverso l’evaporazione. Combinando questi dati, i ricercatori potranno circoscrivere meglio, nei loro modelli, la quantità di carbonio effettivamente fissata dalla vegetazione.

In una prima fase FLEX lavorerà insieme a Sentinel-3A, in orbita dal 2016. Sentinel-3C, partito sullo stesso razzo, dovrà affrontare a sua volta il collaudo e assumerà in seguito il ruolo di satellite partner. Condividere il lanciatore ha consentito di risparmiare un’opportunità di lancio, ma non ha creato dall’oggi al domani una coppia di osservazione operativa.

I prossimi passi

Gli studi precedenti, condotti a terra e dallo spazio, offrono indicazioni incoraggianti. In una foresta del Colorado, le misurazioni continue della fluorescenza hanno seguito l’attivazione stagionale della fotosintesi, benché gli alberi sempreverdi conservassero il proprio colore durante tutto l’anno. Uno studio del 2026 ha inoltre rilevato che la fluorescenza misurata da TROPOMI era diminuita circa due anni prima che diventasse visibile la morte dei boschi colpiti dai coleotteri. Sono risultati che confermano il contenuto ecologico del segnale, ma derivano da strumenti costruiti diversamente e impiegati su scale spaziali differenti da quelle di FLEX.

Il giorno del lancio non esisteva ancora alcuna mappa calibrata della fluorescenza prodotta da FLEX. La missione dovrà affiancare alle mappe strutturali già utilizzate dagli scienziati un indicatore dell’attività delle piante; spetta ora alla fase di collaudo dimostrare che FLORIS sappia rilevarlo in modo affidabile alla scala spaziale prevista dai progettisti.