Автономные роботы собирают пробы воды для создания снимков океанических микробов
Впервые учёные из Гавайского университета в Маноа (UH Mānoa) и Института исследований аквариума Монтерей-Бей (MBARI) развернут небольшой флот дальних автономных подводных аппаратов (LRAUV), способных автоматически собирать и архивировать пробы морской воды. Эти новые роботы позволят исследователям отслеживать и изучать океанические микробы с беспрецедентной детализацией.
Микробы океана производят не менее пятидесяти процентов кислорода в нашей атмосфере и удаляют большие объёмы углекислого газа. Они также формируют основу морских пищевых сетей, включая те, что поддерживают глобальное рыболовство. Профессора океанографии UH Mānoa Эдвард ДеЛонг и Дэвид Карл изучают этих микробов десятилетиями. Для этого проекта они и их команды сотрудничают с инженерами MBARI, чтобы тестировать новые методы адаптивного отбора проб в таких океанографических структурах, как океанические вихри — медленно движущиеся массы воды, которые могут оказывать большое влияние на микробов.
В конце февраля 2018 года инженеры MBARI завершили сборку и тестирование трёх новых LRAUV и доставили их для первого развёртывания в гавайских водах. Помимо сбора данных о температуре, химическом составе и хлорофилле, уникальной особенностью этих аппаратов является встроенный Environmental Sample Processor (ESP) — миниатюрная роботизированная лаборатория, которая собирает и сохраняет пробы морской воды, позволяя исследователям получить снимок генетического материала и белков организмов. Эти ESP третьего поколения, специально разработанные для размещения внутри LRAUV, в десять раз меньше своих предшественников.
«Когда мы впервые заговорили о размещении ESP в AUV, я подумал: "Этого никогда не случится". Но теперь я действительно считаю, что это изменит океанографию, дав нам постоянное присутствие в океане — присутствие, которое не требует судна, может работать в любых погодных условиях и оставаться в той же водной массе», — прокомментировал Джим Бёрч, ведущий инженер MBARI по проекту ESP.
LRAUV позволяет учёным обнаруживать, отслеживать и брать пробы в открытоокеанических вихрях, которые могут превышать 100 километров в диаметре. Когда эти вихри вращаются против часовой стрелки, они поднимают богатую питательными веществами воду из глубин к поверхности, что необходимо для фитопланктона. «Новые LRAUV могут преодолевать более 600 миль и использовать свои собственные "глаза и уши" для обнаружения важных океанографических событий, таких как цветение фитопланктона», — пояснил ДеЛонг.
10 марта начинается экспедиция на исследовательском судне Falkor для испытаний новых LRAUV в открытом океане. Во время рейса исследователи локализуют вихрь по спутниковым данным, а затем развернут LRAUV для его изучения и сбора проб. Анализ ДНК из этих проб даст уникальное представление о продолжительности, стабильности и влиянии вихря на океанические системы, что улучшит современные модели океана. «Хотя этот флот AUV никогда не заменит необходимость в исследовательском судне, он обеспечит столь необходимый доступ к морю и сбор новых наборов данных, которые иначе были бы невозможны», — сказал Карл.