In assenza di carbonio, la vita sulla Terra non può esistere. Tuttavia, gran parte di come questo elemento fondamentale circoli negli oceani del pianeta rimane un mistero scientifico.

Per saperne di più sul ciclo del carbonio dell'oceano, un team di investigatori guidato dall'oceanografo dell'UC Santa Barbara David Siegel è pronto a implementare un nuovo progetto della NASA:il piano scientifico EXport Processes in the Ocean from RemoTe Sensing (EXPORTS). EXPORTS aiuterà gli scienziati a sviluppare una comprensione completa di come gli oceani del mondo elaborano il carbonio e come mitigano l'accumulo di anidride carbonica nell'atmosfera.

"EXPORTS combina modellazione, dati satellitari e tecniche di imaging microscopico e genomico in situ, nonché campionamento robotico sul campo in modi nuovi e innovativi, " disse Siegel, un professore nel Dipartimento di Geografia dell'UCSB e scienziato capo del progetto. "I set di dati risultanti verranno utilizzati per modellare questi processi su scala globale per valutare i loro impatti per i climi presenti e futuri".

Grandi squadre scientifiche intraprenderanno due spedizioni sul campo, il primo set per l'estate 2018 nell'Oceano Pacifico nordorientale. Sono state finanziate una dozzina di proposte per esaminare i percorsi biologici dell'oceano che influiscono sul ciclo del carbonio; due di loro saranno guidati da ricercatori dell'UCSB.

Per uno, Siegel lavorerà con gli oceanografi di ricerca dell'UCSB Uta Passow, il cui lavoro sul campo si concentra sulla formazione di aggregati nell'oceano, e Norman Nelson, chi misurerà le proprietà ottiche oceaniche durante le crociere. Altri membri del team utilizzeranno strumentazione ottica per esaminare immagini su microscala di aggregati che affondano e modellare le loro dinamiche. Collettivamente, questi scienziati sperano di migliorare le capacità predittive relative alla distribuzione delle dimensioni del carbonio che affonda e ai ruoli che gli organismi marini microscopici come il fitoplancton e lo zooplancton svolgono nelle loro dinamiche.

come piante, il fitoplancton ottiene la sua energia dall'anidride carbonica (CO2) attraverso la fotosintesi, il che li rende molto importanti nel ciclo del carbonio. Questi minuscoli organismi consumano CO2 dall'atmosfera, formando biomassa che alla fine costituisce aggregati che affondano verso il fondo dell'oceano. Questo processo di trasferimento della CO2 nell'oceano profondo dove può essere sequestrato per centinaia o migliaia di anni è chiamato pompa biologica.

Craig Carlson, un professore nel Dipartimento di Ecologia dell'UCSB, Evoluzione, e Biologia Marina, sta conducendo un'altra delle indagini finanziate. Lui e il suo team analizzeranno il ciclo della materia organica disciolta (DOM) e la sua relazione con l'assorbimento microbico, cercando di capire di più su cosa controlla l'accumulo di DOM e in che modo questo si collega alla pompa biologica e al flusso di carbonio attraverso la rete alimentare.

"EXPORTS è estremamente prezioso perché è un grande sforzo collaborativo, dove ogni componente della pompa biologica sarà studiato nel dettaglio, " ha spiegato Carlson. "Il progetto avrà un alto livello di risoluzione fisica, con assetti autonomi in acqua per l'intera durata per aiutarci a capire quando ea quale profondità il DOM viene esportato nelle profondità oceaniche e la sua importanza nella pompa biologica."

Secondo Siegel, L'innovazione delle ESPORTAZIONI spazia dall'ottica alla genomica alla robotica avanzata. "Effettueremo misurazioni in una varietà di modi diversi per arrivare ai destini della produzione primaria netta, che è fondamentale per capire come funziona il ciclo del carbonio oceanico, " Ha detto Siegel. "Molti giovani scienziati sono stati finanziati nella speranza che questa prossima generazione chiederà a gran voce di fare di nuovo questo tipo di esplorazione su larga scala in futuro".