Du har sandsynligvis aldrig hørt om verdens største havvandring. Satellitdata hjælper videnskabsmænd med at studere det

Den største dyrevandring på Jorden er sandsynligvis noget, du aldrig har hørt om, og få har været vidne til:legioner af små havdyr, der stiger op til havoverfladen hver nat for at spise af små planter, så synker tilbage i dybet, mørkt vand ved daggry.

Kaldet diel vertikal migration, det blev første gang registreret for næsten 200 år siden ved at trække skibsnet gennem vandsøjlen. I dag, havforskere prøver stadig bevægelsen ved hjælp af skibsnet. De skyder også akustiske signaler ud i vandet for at spore lyden "tilbagespredning" fra zooplanktonet, når de migrerer op og ned. Nogle indsamler data fra fly, indsættelse af et lidar-system, der bruger en slags laserradar til at skabe backscatter.

Men sådanne metoder tager tid og ressourcer og er begrænsede.

Derefter, for et par år siden, oceanografer, der arbejder med NASA Langley Research Center i Virginia, opdagede, at NASA's CALIPSO kredsende satellit og dens lidar-instrument - bygget til at studere skyer, ikke oceaner – har ved tilfælde siden 2006 indsamlet data om denne migration på global skala.

Forskere var forbløffede - og glade.

"Lidaren har givet os vores første målinger af dyr - faktisk, dyrs adfærd - fra rummet, sagde Michael Behrenfeld, en biologisk oceanograf ved Oregon State University. "Det (det) har givet os mulighed for for første gang, er faktisk at studere denne migration på globalt plan hver 16. dag i 10 år. Og det er et meget stærkt sted at være."

Behrenfeld er hovedforfatter på et papir om denne forskning, der for nylig blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Natur .

Behrenfeld har i årevis samarbejdet med Yongxiang Hu, en atmosfærisk videnskabsmand ved Langley, om måder at bruge NASAs nuværende aktiver i rummet til at indsamle havdata. Målinger taget af CALIPSOs lidar-instrument, kaldet CALIOP, satte ham i stand til at studere planktonbiomasse i overfladehavene, for eksempel, og ændringer i polære økosystemer.

Så en nat på et forskningskrydstogt i Nordatlanten, Behrenfeld bemærkede en kile af fytoplankton ædt væk af migrerende dyr på meget kort tid.

"Jeg kiggede på det og sagde:'Dette er noget, jeg skal være opmærksom på, ", huskede Behrenfeld.

Senere, en kollega viste ham data fra dagtimerne feltmålinger af migrerende zooplankton taget ved hjælp af optiske signaler.

"Da jeg så det, pæren tændte, " sagde Behrenfeld. "Jeg vidste, hvad jeg ville gøre, og jeg havde brug for folk fra Langley til at hjælpe mig med at gøre det."

Samarbejde igen med Hu og andre, han sammenlignede disse dagtimers feltmålinger med CALIOPs nattemålinger og, Helt sikkert, fundet et signal om migrationen.

Disse små havdyr migrerer af en vigtig grund, forklarede zooplanktonekspert Deborah Steinberg, formand for Institut for Biologiske Videnskaber ved Virginia Institute of Marine Science og en studie medforfatter.

"Hovedformålet med det, " sagde Steinberg, "er at undgå at blive spist."

Men, mens målet er at undslippe visuelle rovdyr ved at holde sig til mørket, hun sagde, deres migration spiller også en nøglerolle i noget langt større:at fjerne kuldioxid fra atmosfæren og binde det i det dybe hav, hvor det ikke bidrager til global opvarmning.

Det såkaldte kulstoftransportbånd fungerer således:CO ₂ fra atmosfæren diffunderer ind i havoverfladen, hvor mikroskopiske havplanter bruger det til fotosyntese. Zooplankton spiser disse planter og trækker sig tilbage til havet dybt, hvor de fordøjer maden og frigiver kulstoffet, når de får afføring.

Denne kulstofbevægelse anses for at være så vigtig for planetens klima, sagde Behrenfeld, at CALIOPs datasæt bliver integreret i globale klimamodeller.

CALIOP fandt også et puslespil om migrationsstyrke. Generelt sagt, han sagde, migrationsstyrken ser ud til at gå op og ned sammen med fytoplanktonproduktionen, som igen korrelerer med havoverfladetemperaturer og, derfor, klima.

Men der er betydelige områder i Atlanterhavet, hvor det forhold ser ud til, at det er det modsatte, han sagde, og videnskabsmænd forstår ikke hvorfor.

"Enhver form for opdagelse som denne åbner en hel boks fuld af nye spørgsmål, " sagde Behrenfeld. "Det, vi virkelig har brug for for at gøre dette rigtigt, er en satellitlidar, der faktisk er designet til at udføre havstudier, og ikke kun stole på et atmosfærisk instrument."

Et sådant instrument er blevet udviklet hos Langley, og gennemgår felttest på fly, sagde Chris Hostetler, en NASA-projektforsker, der hjalp med at udvikle CALIOP. Behrenfeld og Hu er med til at designe det nye instrument.

"Det vil åbne et helt nyt niveau inden for videnskab, " sagde Hostetler. "Det bliver en ny grænse."

Men, mens teknologien er der, han sagde, de leder stadig efter finansieringen og muligheden.

"I videnskaben, der er mange gode ideer derude, " sagde Hostetler. "Det tager år at overbevise det videnskabelige samfund og at overbevise finansieringsbureauerne om, at en bestemt idé er værd at bruge et par hundrede millioner dollars på, fordi det er det, der skal til for at opstille en satellit af den natur, vi taler om."

Selv CALIOP tog tid at få godkendelse og finansiering mod tvivl om, at et lidar-system kunne fungere pålideligt i rummet. Endelig, den blev sendt i kredsløb i 2006 på en tre-årig mission og viste hurtigt, at den kunne. Lidaren lukker stadig væk, et årti efter dens udløbsdato. Hostetler sagde, at dets datasæt har affødt mere end 2, 000 artikler i videnskabelige tidsskrifter, mest på atmosfærisk videnskab.

"Det faktum, at det kom til at blive brugt til havforskning, det var virkelig forbløffende for mig, " sagde Hostetler. "Det drømte vi ikke engang om.

"At sige, at det er en kæmpe succes, er virkelig en underdrivelse. Det har været transformerende med hensyn til atmosfærisk fjernmåling."

Selvom CALIOP bliver mørkt i morgen, sagde Hostetler, "datasættet fra de sidste 13 år er stadig i banken, og folk vil analysere disse data på forskellige måder i de kommende år."

©2020 Daily Press (Newport News, Va.)
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.