Pelacakan karbon dari permukaan laut ke “Twilight Zone” yang gelap.

Komunitas fitoplankton yang berbeda tumbuh subur di sekitar Provinsi Laut Kanada dan di seberang Samudra Atlantik barat laut. Kredit: Senyawa NASA / Aqua / MODIS dikumpulkan 22 Maret 2021

Perjalanan ke laut ditemani keduanya NASA dan National Science Foundation, yang diluncurkan di Atlantik Utara pada awal Mei – sekuel dari ekspedisi tambahan, yang didanai bersama oleh NSF, pada 2018 di Pasifik Utara.

Pada tahun 2021, kampanye bidang oseanografi NASA diluncurkan, yang disebut Proses Ekspor dengan Penginderaan Jauh di Lautan (EKSPOR), terdiri dari 150 ilmuwan dan kru dari lebih dari 30 organisasi non-pemerintah, universitas, dan non-pemerintah. Kelompok ini dibagi menjadi tiga kapal penelitian oseanografi dan akan bertemu di perairan internasional Irlandia bagian barat di dataran bawah laut Porcupine Abyssal. Selama kampanye lapangan, para ilmuwan akan menyebarkan berbagai alat dari tiga kapal: RRS James Cook dan RRS Discovery, yang dikelola oleh National Oceanography Centre di Southampton (Inggris), dan kapal ketiga yang disewa dari proyek Ocean Twilight Zone. Dikelola oleh Organisasi Oseanografi Woods Hole dan Unit Teknologi Kelautan Vigo (Spanyol). Akan ada 52 platform berteknologi tinggi, termasuk beberapa kendaraan otonom, melakukan pengukuran dan terus mengumpulkan data.

Plankton beragam

Berbagai plankton air permukaan terlihat di bawah mikroskop. Ini sangat fokus sehingga Anda tidak perlu memperbesar untuk mengidentifikasinya. Kredit: Laura Holland / Universitas Rhode Island

Sebagian besar ilmu pengetahuan adalah peran laut dalam siklus karbon global. Melalui proses kimia dan biologi, laut menghilangkan karbon dari atmosfer sebanyak semua kehidupan tumbuhan darat. Para ilmuwan berharap untuk mempelajari lebih lanjut mekanisme pemompaan biologis lautan – proses di mana karbon di atmosfer di permukaan dan di laut dipertahankan di laut dalam untuk waktu yang lama. Dalam proses ini terdapat organisme mikroskopis yang mirip dengan tumbuhan yang disebut fitoplankton, yang mengalami fotosintesis seperti tumbuhan di bumi dan dapat dilihat dari luar angkasa dengan mengamati perubahan warna di lautan. Produktivitas mereka berdampak besar pada siklus karbon Bumi, yang memengaruhi iklim Bumi.

“Ini adalah studi komprehensif pertama tentang pompa karbon biologis laut sejak 1980-an dan 1990-an yang melihat penyatuan Fluks Laut Global Bersama,” kata kepala sains EKSPOR David Siegel dari Universitas Santa Barbara di California. “Sementara itu, kami memiliki alat pencitraan mikroskopis yang canggih, genomik yang kuat, sensor kimia dan optik yang kuat, dan robot otonom – kami tidak memiliki banyak hal saat itu, jadi kami dapat mengajukan pertanyaan yang jauh lebih sulit dan lebih penting. Pertanyaan-pertanyaan ini termasuk berapa banyak karbon organik yang diekstraksi dari permukaan laut dan jalur yang dibutuhkan untuk mencapai kedalaman penculikan untuk waktu yang lama, dari beberapa dekade hingga ribuan tahun.

RRS James Cook Sampling Rosette

Ilmuwan dan kru kapal James Cook RRS menyebarkan platform pengambilan sampel berwarna merah muda yang memungkinkan mereka mengumpulkan sampel laut dalam dan informasi lainnya, bersama dengan RRS Discovery dan R / V Sarmiento de Gamboa pada jarak yang sama. Kredit: Deborah Steinberg

Para ilmuwan mengetahui bahwa di antara tiga jalur utama yang mengangkut karbon dari atmosfer dan laut bagian atas ke permukaan bumi pada ketinggian 1.640 kaki (500 m) atau di bawah “zona matahari terbenam”: 1) Fisik lautan dapat membawa bahan organik yang tersuspensi ke kedalaman. bagian dalam lautan, 2) partikel dapat tenggelam akibat gravitasi, seringkali setelah melewati perut organisme, dan 3) migrasi vertikal harian hewan yang bervariasi antara permukaan laut atas dan bawah membawa karbon ke jalan.

EKSPOR bertujuan untuk menentukan berapa banyak karbon yang diangkut oleh masing-masing jalur ini dengan mengamati pompa karbon di dua ekosistem laut yang sangat berbeda dengan kondisi berbeda. Para peneliti memilih Pasifik Utara dan Atlantik Utara karena mereka berada di ujung yang berlawanan dari spektrum produktivitas (yaitu, tingkat fotosintesis) dan mengalami ujung yang berlawanan dari dua proses fisik, seperti pusaran dan arus. Studi tentang lingkungan yang kontras akan memberikan perspektif iklim untuk pemodelan skenario iklim masa depan.

Mendekati R / V Sarmiento de Gamboa

Kru ilmuwan memasuki R / V Sarmiento de Gamboa pada 29 April setelah 14 hari di karantina. Kredit: Ken Buesseler / Lembaga Oseanografi Woods Hole

Menurut Ivona Cetinić, ilmuwan proyek dan ahli kelautan di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Godbelde NASA di Greenbelt, Maryland, Pasifik Utara seperti gurun terestrial atau “padang rumput biasa”. Ia memiliki sedikit nutrisi, dalam hal ini ia hidup di antara zat besi yang dibutuhkan untuk fotosintesis dan arus turbulen yang ditemukan di lautan global. Oleh karena itu, pengangkutan karbon ke kedalaman laut terutama didorong oleh hewan kecil, yang disebut zooplankton, yang mengonsumsi fitoplankton mikroskopis mirip tumbuhan dan kemudian mengeluarkan karbon yang dicerna ke kedalaman yang lebih rendah.

Fitoplankton tetap berada di bawah sinar matahari laut dan dapat mengubah karbon dioksida dari atmosfer menjadi karbon organik. Ketika kondisinya tepat, seperti yang sering terjadi di kawasan Atlantik Utara pada sepanjang tahun ini, populasi fitoplankton tumbuh begitu cepat atau “berkembang” sehingga dapat terlihat dari luar angkasa.

Ada juga arus yang kuat di Atlantik Utara, yang kontras dengan perairan yang lebih lambat di Pasifik Utara. Bersama mereka, Siegel mengatakan mereka memperkirakan cuaca buruk setidaknya selama empat hari dalam ekspedisi selama sebulan.

Namun data EKSPOR tidak hanya diterapkan di laut, tetapi juga akan digunakan untuk meningkatkan teknologi satelit. Cetinić bekerja dengan berbagai pengukuran optik dari satelit berwarna laut yang mengukur cahaya yang dipantulkan dari permukaan laut di bagian spektrum yang terlihat, yang dikenal sebagai warna pelangi. Ini termasuk suhu laut, salinitas, karbon, dan konsentrasi pigmen hijau yang disebut klorofil. Namun, bagian ekosistem yang berbeda dan spesies fitoplankton yang berbeda yang mengambil siklus karbon menghasilkan jumlah dan corak klorofil hijau yang berbeda, menciptakan nuansa warna laut yang “tidak dapat dilihat” oleh satelit berwarna laut saat ini.

Di antara instrumentasi yang digunakan dalam EKSPOR, mereka sangat bagus, dan dalam beberapa kasus bahkan eksperimental, instrumen optik untuk mengukur warna lautan serupa dengan instrumen yang akan ada di satelit NASA di masa depan. Para peneliti akan menggabungkan pengukuran simulasi satelit ini dengan pengamatan spesifik dari komunitas fitoplankton permukaan – melalui genomik, analisis gambar, atau komposisi pigmen – serta pengetahuan fisiologi mereka untuk mendeteksi peran satelit dalam keanekaragaman samudra dan akhirnya dalam siklus karbon samudera. . .

Generasi berikutnya dari satelit ini, misi plankton, aerosol, awan, ekosistem laut (PACE) NASA akan bersifat hiperspektral, yang akan dapat mengumpulkan data di seluruh spektrum yang terlihat dan dapat menangkap informasi di luar sinar tampak, ultraviolet, dan inframerah gelombang pendek.

“Apa yang kita lihat saat berada di Bumi memahami jenis informasi yang perlu kita lihat untuk lebih memahami proses kritis ini untuk lebih memahaminya dari luar angkasa,” kata Cetinić. “Ini mendorong perkembangan teknologi berbasis ruang angkasa. Sebagai imbalannya, data dari satelit baru yang mengamati Bumi dapat membantu para ilmuwan, seperti mereka yang terlibat dalam EKSPOR, menemukan informasi penting lainnya untuk digunakan atau mengembangkan teknik baru untuk menyelesaikan yang saat ini atau bahkan menginspirasi. satelit pengamat Bumi baru. Interaksi abadi antara teknologi dan sains ini pada akhirnya menguntungkan seluruh umat manusia. “

Setelah kampanye kerja lapangan, fase EKSPOR tambahan akan berfokus pada penggunaan data yang dikumpulkan dari Atlantik dan Pasifik untuk memprediksi jalur penyerapan karbon di lautan masa depan.

“Apa yang kita ketahui hari ini terbatas pada apa yang terjadi di lautan saat ini,” kata Siegel. “Dengan perubahan konstan yang disebabkan oleh iklim, tidak hanya di lautan tetapi juga di sistem Bumi, kami harus dapat memprediksi apa yang akan terjadi pada tahun 2075, dan kami masih belum memiliki pemahaman prediksi itu.”

Karena banyak fitur dari potongan samudra tunggal akan diukur secara bersamaan, model komputer yang ada akan memiliki kumpulan data yang lebih lengkap dan lebih lengkap, mewakili pompa karbon untuk membuat proyeksi dasar dari apa yang mungkin terjadi dalam waktu dekat. di lautan – dan apa dampaknya terhadap siklus karbon.

“Karena ini adalah data yang bagus, itu akan dimasukkan ke dalam penelitian selama beberapa dekade mendatang,” kata Cetinić.

PACE dan EKSPOR mengalami penundaan COVID-19 pandemi. Sekarang, untuk memastikan keselamatan dan keamanan semua orang yang terlibat, karantina selama dua minggu harus dilakukan di atas kapal dan penerapan protokol pengekangan sosial di kapal. Siegel mengatakan keragaman dan dedikasi anggota tim, dukungan tak tertandingi dari Pusat Oseanografi Nasional Inggris untuk memastikan kapal dan awak siap dan aman untuk berlayar, adalah alasan dari komitmen dan keberuntungan markas besar NASA. bahwa kampanye dapat bergerak maju tahun ini.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.