Afklaring af havenes hemmeligheder

I mangel af kulstof, liv på jorden kan ikke eksistere. Alligevel forbliver meget af, hvordan dette grundlæggende element cirkulerer gennem planetens oceaner, et videnskabeligt mysterium.

For at lære mere om havets kulstofcyklus, et team af efterforskere under ledelse af UC Santa Barbara -oceanografen David Siegel skal implementere et nyt NASA -projekt:EXport Processes in the Ocean from RemoTe Sensing (EXPORTS) Science Plan. EKSPORT vil hjælpe forskere med at udvikle en omfattende forståelse af, hvordan verdenshavene behandler kulstof, og hvordan de mindsker kuldioxidophobning i atmosfæren.

"EXPORTS kombinerer modellering, satellitdata og in situ mikroskopisk billeddannelse og genomiske teknikker samt robotfeltprøvetagning på nye og innovative måder, sagde Siegel, en professor i UCSB's Institut for Geografi og projektets hovedforsker. "De resulterende datasæt vil blive brugt til at modellere disse processer på globale skalaer for at vurdere deres indvirkning på nuværende og fremtidige klimaer."

Store videnskabelige hold vil gennemføre to feltekspeditioner, det første sæt til sommeren 2018 i det nordøstlige Stillehav. Et dusin forslag er blevet finansieret for at undersøge de biologiske havveje, der påvirker kulstofcyklussen; to af dem vil blive ledet af UCSB-forskere.

For en, Siegel vil arbejde sammen med UCSB forskningshaveforskere Uta Passow, hvis feltarbejde fokuserer på dannelse af aggregater i havet, og Norman Nelson, hvem vil måle havets optiske egenskaber under krydstogterne. Andre teammedlemmer vil implementere optisk instrumentering til at undersøge mikroskalabilleder af synkende aggregater og modellere deres dynamik. I fællesskab disse videnskabsmænd håber at forbedre forudsigelsesevner i forhold til størrelsesfordelingen af ​​synkende kulstof og den rolle, som mikroskopiske marine organismer såsom fytoplankton og zooplankton spiller i deres dynamik.

Ligesom planter, fytoplankton får deres energi fra kuldioxid (CO2) gennem fotosyntese, hvilket gør dem meget vigtige i carboncykling. Disse små organismer forbruger CO2 fra atmosfæren, danner biomasse, der til sidst udgør aggregater, der synker mod havbunden. Denne proces med overførsel af CO2 til det dybe hav, hvor det kan aflejres i hundreder til tusinder af år, kaldes den biologiske pumpe.

Craig Carlson, en professor i UCSB's Institut for Økologi, Udvikling, og marinbiologi, leder en anden af ​​de finansierede undersøgelser. Han og hans team vil analysere opløst organisk stof (DOM) cykling og dets forhold til mikrobiel optagelse, søger at forstå mere om, hvad der styrer ophobningen af ​​DOM, og hvordan det relaterer sig til den biologiske pumpe samt kulstofstrømmen gennem madbanen.

"EXPORT er ekstremt værdifuldt, fordi det er en stor samarbejdsindsats, hvor hver komponent i den biologiske pumpe vil blive studeret i detaljer, " Carlson forklarede. "Projektet vil have et højt niveau af fysisk opløsning, med autonome aktiver i vandet i hele varigheden for at hjælpe os med at forstå, hvornår og til hvilken dybde DOM eksporteres til det dybe hav og dets betydning i den biologiske pumpe."

Ifølge Siegel, EXPORTS innovation spænder fra optik til genomik til avanceret robotik. "Vi vil tage målinger på en række forskellige måder for at nå skæbnen til netto primærproduktion, som er afgørende for at forstå, hvordan havets kulstofkredsløb fungerer, " sagde Siegel. "Mange unge videnskabsmænd er blevet finansieret i håbet om, at denne næste generation vil råbe om at gøre denne form for storstilet udforskning igen i fremtiden."