Havbundsrobot slår verdensrekord og afslører nye data til modellering af klimaændringer

Tænk hvis en bil en computer, eller et batteridrevet apparat kunne fungere pålideligt uden vedligeholdelse i et helt års drift. Forestil dig også, at enheden sænkes ned i havet til frit fald 4, 000 meter til havbunden, land oprejst, og rejser selvstændigt over havbunden, mens du indsamler videnskabelige data i et helt år.

MBARI's Benthic Rover, en autonom havbundscrawler, opnåede netop det, og slog for nylig verdensrekorden for den længste tilbagelagte distance og varighed, som enhver havbundscrawler har holdt. For at være fair, Roveren havde ikke meget konkurrence, fordi den er den eneste ubundne, eksisterer en fuldstændig autonom havbundscrawler, og verdensrekorden, den slog, var dens egen.

Roveren opererer på Station M - et område med fladt, mudret, abyssal havbund 4, 000 meter (2,5 miles) dyb og cirka 220 kilometer (136 miles) fra Californiens kystlinje. MBARI-havøkolog Ken Smith og hans kolleger har studeret Station M siden 1989. Nogle af deres instrumenter måler synkende partikelformigt organisk kulstof (POC) i form af marin sne - stumper af fytoplankton og zooplanktonaffald, såvel som fækalt materiale - der driver ned til havbunden. Organismer i dette afgrundsrige rige er afhængige af marin sne som deres primære fødekilde. Benthic Rover registrerer, hvor meget af den marine sne, der forbruges af havbundens samfund.

Et af de mest betydningsfulde fund fra de sidste par år af Roverens indsættelse involverede flere store pulser af marine sne, der hurtigt sank til havbunden. Disse pulser kan være relateret til stærkere langslandsvinde, der driver opstrømningen af ​​næringsstoffer i kystvande. Næringsstofferne ansporer væksten af ​​fytoplankton og zooplankton, hvilket øger mængden af ​​marin sne, der regner ned til havbunden.

Rover opdagede flere kort, to-fire ugers begivenheder, hvor næsten et helt års klorofylrig detritus landede på havbunden. Disse begivenheder ville være gået uopdaget uden den langsigtede tilstedeværelse af Benthic Rover.

Ved at dokumentere sådanne hændelser, Rover hjalp med at løse en vigtig brik i Jordens kulstof-cyklus-puslespil – hvilket viser, at en meget større procentdel kulstof end tidligere forventet kan synke hurtigt fra overfladen til dybere vand. Disse periodiske begivenheder kan nu indregnes i globale klimaændringsmodeller.

Når havsneen ankommer på havbunden, nogle bliver spist og respireret som kuldioxid, mens nogle bliver sekvestreret (begravet i havbundens sediment). Oplysninger om, hvor meget kulstof der respireres, og hvor meget der opsamles, er vigtige data for klimavidenskaben. Som Smith skrev i et papir fra 2013, "En vigtig ukendt komponent i det globale kulstofkredsløb er mængden af ​​organisk kulstof, der når det dybe hav og dets ultimative udnyttelse eller langsigtede binding i sedimenterne." Benthic Rover låser op for dette mysterium ved at måle aktiviteten af ​​havbundsorganismer og ved at tage billeder af havbundens overflade.

Under transit, Roveren tager overlappende billeder hver meter med et kamera i høj opløsning for at dokumentere havbundens dyr og snavs. Det bærer også et fluorescens-billeddannelsessystem, der registrerer bølgelængden af ​​lys afgivet af klorofyl fra fytoplankton, der sank fra overfladevandet.

Hver dag eller deromkring, Roveren kører omkring 10 meter hen over havbunden og stopper derefter. Efter at have holdt pause for at lade eventuel mudder, det måtte have rørt sig op, sætte sig, Roveren sænker to kamre ned i havbunden for at måle, hvor meget ilt, der forbruges af dyr og mikrober i mudderet.

I november 2016 Roveren blev hentet efter sin rekordkørsel - i drift i et år og to dage, og rejser en afstand på 1,6 kilometer (ca. en mile). Roveren har fungeret autonomt siden 2009 og har støt øget dens varighed af indsættelse og tilbagelagt distance, før den skulle bringes ombord på et forskningsfartøj til vedligeholdelse.

Under en typisk vedligeholdelseskørsel, Roveren bringes tilbage til overfladeskibet, hvor MBARI elektriske, mekanisk, og softwareingeniører udfører rutinemæssig vedligeholdelse og anvender opgraderinger, og biologer henter de videnskabelige data fra Roverens instrumenter. Som et racerpithold, holdet arbejder hurtigt - efter blot en dag eller to, Roveren sænkes tilbage til havbunden, hvor den (med lidt held) vil fungere på egen hånd i endnu et år.

Succesen med Benthic Rover er et eksempel på samarbejdet mellem MBARIs videnskabsmænd og ingeniører, næsten et dusin af dem arbejdede på Rover. Roveren fortsætter i øjeblikket sin mission på havbunden ved Station M, mens Smith og hans medforskere er tilbage på land og analyserer de data, de har indsamlet i løbet af det seneste år. De lærer, hvordan livet på havbunden finder mad nok til at overleve, og hvordan Jordens skiftende klima både påvirker og bliver påvirket af livet i havets afgrundsdyb.