Исследователи погружаются в океанскую «сумеречную зону» для изучения потоков углерода в экосистеме
В августе этого года большая междисциплинарная группа ученых, оснащенная передовой подводной робототехникой и комплексом аналитических приборов, отправится в северо-восточную часть Тихого океана. Их миссия для NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) и Национального научного фонда (NSF) — изучить жизненный цикл мелких организмов, которые играют ключевую роль в удалении углекислого газа из атмосферы и в океанском цикле углерода.
Более 100 ученых и членов экипажа из более чем 20 исследовательских институтов отправятся из Сиэтла в океанографическую кампанию NASA «Экспортные процессы в океане по данным дистанционного зондирования» (EXPORTS). Это первая скоординированная междисциплинарная кампания такого рода, использующая два исследовательских судна и несколько подводных роботизированных платформ для изучения судьбы и влияния на углеродный цикл микроскопического планктона. Судна R/V Revelle и R/V Sally Ride, управляемые Институтом океанографии Скриппса, пройдут 200 миль в открытый океан, чтобы исследовать планктон и свойства океана от поверхности до полумили вглубь, в сумеречную зону — регион с малым количеством света, где углерод от планктона может быть изолирован от атмосферы на периоды от десятилетий до тысяч лет.
«Используя два судна, мы сможем наблюдать сложные океанографические процессы, которые меняются в пространстве и времени, что было бы невозможно с одним судном», — отметила Паула Бонтемпи, руководитель программы по океанической биологии и биогеохимии в штаб-квартире NASA. Фитопланктон, микроскопические растительные организмы, играет важную роль в удалении атмосферного CO₂. Когда он потребляется зоопланктоном или отмирает, его остатки опускаются, и часть углерода экспортируется на глубину. Ученые EXPORTS исследуют, сколько углерода перемещается из освещенного слоя в сумеречную зону и как экологические процессы океана влияют на его судьбу и секвестрацию. Эта информация необходима для прогнозирования масштабов и сроков возврата углерода в атмосферу.
«Долгосрочное удаление органического углерода из атмосферы в глубины океана известно как биологический насос», — поясняют исследователи. Он работает через три основных процесса: опускание частиц под действием силы тяжести, суточные вертикальные миграции зоопланктона и физическую циркуляцию вод. Спутники NASA предоставляют данные о верхнем слое океана (температура, соленость, концентрация хлорофилла). EXPORTS же даст информацию о роли планктона в биологическом насосе, что важно для планирования будущих миссий по наблюдению за Землей, таких как PACE.
В ходе кампании будут использованы передовые технологии: автономная платформа «Wirewalker», использующая энергию волн для зондирования до 500 метров; подводный аппарат Seaglider, работающий на глубинах до 1000 метров; инструменты для геномного секвенирования и микроскопической визуализации, включая Imaging FlowCytobot для получения изображений фитопланктона в реальном времени. Оптические приборы на судне будут измерять цвет океана в высоком спектральном разрешении, чтобы выявить уникальные «спектральные подписи» разных видов фитопланктона и разработать алгоритмы для спутниковых миссий.
«То, что мы узнаем в ходе EXPORTS, позволит нам не только разработать новые методы идентификации планктона из космоса, но и предсказать, сколько углерода вернется в атмосферу, а сколько будет транспортировано в глубины океана на долгий срок», — резюмировала Паула Бонтемпи.