La vastità del mare profondo e le sfide tecnologiche del lavoro in un ambiente estremo rendono queste profondità difficili da studiare. Gli scienziati sanno di più sulla superficie della luna rispetto al fondo marino profondo. Benthic Rover II, un rover robotico autonomo, sta sfruttando i progressi nelle tecnologie robotiche per affrontare queste difficoltà, fornendo nuove informazioni sulla vita sul fondo del mare abissale, a 4000 metri sotto la superficie dell'oceano.
Il mare profondo svolge un ruolo importante nel ciclo del carbonio e nel clima della Terra, ma sappiamo ancora poco sui processi che avvengono a migliaia di metri sotto la superficie. Ostacoli ingegneristici come la pressione estrema e la natura corrosiva dell'acqua di mare rendono difficile inviare apparecchiature sul fondo marino abissale per studiare e monitorare il flusso e riflusso del carbonio.
In passato, Smith e altri scienziati si sono affidati a strumenti fissi per studiare il consumo di carbonio da parte delle comunità del fondo marino profondo. Basandosi su 25 anni di innovazione ingegneristica, invece, MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute) ha sviluppato una soluzione a lungo termine per il monitoraggio del fondo marino abissale.
"Gli eventi emozionanti nelle profondità marine si verificano generalmente sia brevemente che a intervalli imprevedibili, ecco perché avere un monitoraggio continuo con Benthic Rover II è così cruciale", ha spiegato Alana Sherman, Electrical Engineering Group Lead. "Se non stai guardando tutto il tempo, è probabile che ti perdi l'azione principale."
Gli ingegneri di MBARI hanno progettato Benthic Rover II per gestire le condizioni fredde, corrosive e ad alta pressione del mare profondo. Costruito in titanio resistente alla corrosione, plastica e schiuma sintattica resistente alla pressione, questo rover può resistere fino a 6.000 metri di profondità.
I ricercatori schierano Benthic Rover II dalla nave di MBARI, l'R / V Western Flyer. L'equipaggio delle navi abbassa il rover in acqua e lo rilascia in caduta libera sul fondo dell'oceano. Il rover impiega circa due ore per raggiungere il fondo. Una volta atterrato sul fondo del mare, il rover può iniziare la sua missione.
In primo luogo, i sensori controllano le correnti che scorrono lungo il fondo marino. Quando rilevano correnti favorevoli, il rover si sposta verso l'alto o attraverso la corrente per raggiungere un sito indisturbato per iniziare a raccogliere dati.
Le telecamere sulla parte anteriore del rover fotografano il fondo marino e misurano la fluorescenza. Questo caratteristico bagliore di clorofilla sotto la luce blu rivela quanto fitoplancton "fresco" e altri detriti vegetali siano atterrati sul fondo del mare. I sensori registrano la temperatura e la concentrazione di ossigeno delle acque appena sopra il fondo.
Successivamente, il rover abbassa una coppia di camere respirometriche trasparenti che misurano il consumo di ossigeno della comunità di vita nel fango per 48 ore. Mentre gli animali e i microbi digeriscono la materia organica, usano l'ossigeno e rilasciano anidride carbonica in un rapporto specifico. Sapere quanto ossigeno usano quegli animali e microbi è fondamentale per comprendere la remineralizzazione del carbonio, la scomposizione della materia organica in componenti più semplici, tra cui l'anidride carbonica.
Dopo 48 ore, il rover solleva le camere del respirometro e si sposta di 10 metri (32 piedi) in avanti, attento a non attraversare il suo percorso precedente e seleziona un altro sito da campionare. Ripete questo modello di campionamento più e più volte per la durata della distribuzione, in genere un anno intero. Alla fine di ogni dispiegamento una nave ritorna per recuperare il rover, scaricare i suoi dati, sostituire la batteria e riportarlo sul fondo del mare profondo per un altro anno.
L'oceano è una componente cruciale nel ciclo del carbonio e nel clima della Terra. L'oceano e le sue comunità biologiche sono un pozzo per l'anidride carbonica. Bruciare combustibili fossili, allevare bestiame e disboscare le foreste rilascia miliardi di tonnellate di anidride carbonica nella nostra atmosfera ogni anno. L'oceano ci ha tamponato dai peggiori impatti assorbendo oltre il 25% di questa anidride carbonica in eccesso. Di fronte a un clima che cambia, capire come il carbonio scorre tra la superficie illuminata dal sole dell'oceano e le sue profondità scure è più importante che mai.