Buntade i lager av filtar för värme, Laura Zinke bosatte sig för en två timmars resa till botten av havet. Temperaturen sjönk betydligt när hon och hennes kollegor passerade djupet som fortfarande berörs av solljus, och det skulle fortsätta att sjunka när en ingenjör manövrerade Alvin nedsänkbara forskningsfartyg djupare och djupare mot havsbotten. Genom en liten koja, Zinke såg hur fluorescerande varelser flög förbi.

"Att titta ut genom fönstret var som att stirra in i natthimlen, men stjärnorna rör sig, "sa Zinke, som arbetar mot sin doktorsexamen i marinbiologi och biologisk oceanografi vid USC Dornsife.

Hennes nedstigning till den djupa biosfären - en livsmiljö bestående av havsbotten som består av sediment som vimlar av mikrober och det underliggande steniga undervattensgolvet - var en del av en vetenskaplig forskningskryssning till Dorado Outcrop. Den steniga åsen ligger 125 miles utanför Costa Ricas västkust, ungefär två mil under havets yta. Hennes uppdrag var att samla vatten- och sedimentprover för att ta tillbaka för testning och att samla in data om mikroberna som bor runt platsen.

Som forskningsassistent ansluten till Center for Dark Energy Biosphere Investigations (C-DEBI), med huvudkontor på USC Dornsife, Zinkes forskning hjälper till att bygga upp forskarnas förståelse av den djupa biosfären.

"När vi tänker på havet, de flesta människor tänker på havets yta och kustmiljöerna nära stränderna, "sa Jan Amend, chef för C-DEBI och professor i geovetenskap och biologi. "Men det mesta av havet är inte nära kusterna, och det mesta är inte på ytan. "

Havet täcker ungefär 70 procent av jorden, nå i genomsnitt två mil. På botten, havsbotten mäter ytterligare sex miles eller mer djupt vid dess tjockaste punkter, vilket gör den till en av de största livsmiljöerna på jorden - och en av de svåraste att utforska.

"Det är en stor operation som liknar ett NASA -uppdrag, verkligen, "Sa Amend.

Och precis som NASA, C-DEBI har, från grundandet 2010, försökte utvidga mänsklighetens räckvidd till denna outforskade gräns. Centrets forskare har gjort det till sitt uppdrag att förstå detta ekosystem, från det leriga sedimentet till mikroorganismerna som kallar undervattensgolvet sitt hem.

"Vi vill ta reda på vilken typ av organismer som bor i dessa utrymmen. Hur liknar eller skiljer de sig från organismer som vi känner till från det öppna havet eller ytvärlden? Hur många är det? Hur är de fördelade? Hur olika är dessa samhällen ? " Sa Amend.

Eftersom ekosystemet på undervattnet är så stort, det påverkar nästan säkert världens klimat, enligt Julie Huber, C-DEBI associerad direktör och docent vid Marine Biological Laboratory i Massachusetts.

"Vi försöker förstå vilken roll dessa mikrober spelar i några av de mest grundläggande geokemiska processerna och hur de påverkar miljön på vår planet, " Hon sa.

C-DEBI är ett National Science Foundation-finansierat Science and Technology Center som leds av 10 forskare, inklusive Amend och Huber, representerar åtta institutioner i hela USA. Det är också flaggskeppsnavet för forskare som studerar den djupa biosfären. Centret erbjuder bidrag och stipendier, samt ett robust "K till grått" utbildningsprogram som främjar STEM -utbildning för både proffs och nybörjare.

Sedan lanseringen har forskning producerad av C-DEBI-forskare har resulterat i banbrytande upptäckter som lägger grunden för att förstå livet under havet.

En ny studie publicerad av Doug LaRowe, biträdande professor (forskning) i geovetenskap vid USC Dornsife, kännetecknade marina sediment på global skala för första gången. Hans arbete gav en uppskattning av den totala mängden marint sediment i haven, medeltjockleken på sedimentfiltret, en uppskattning av hur mycket vatten som fångas i dessa sediment, och temperaturen på sedimenten och vattnet vid havsbotten.

Dessa siffror är otroligt användbara för forskare eftersom de ger grundläggande vetenskaplig information som hjälper till att fastställa grundläggande förståelser av den djupa biosfären, förklarade Ändra, som samarbetade med LaRowe. Till exempel, de fann att mängden vatten som beräknas fångas i marina sediment är nästan tre gånger så mycket som i alla glaciärer och inlandsisar över kontinenterna.

"Marina sediment visar sig vara den näst största vattenreservoaren efter havet, "Ändra." De är en avlägsen sekund - ungefär fem procent av mängden havsvatten - men nu kan vi börja ställa frågor om utbyte av vatten från havet till sedimenten samt utbyte av massa, näringsämnen, energi, organismer. Det är enormt för oss forskare. "

I en annan viktig studie, C-DEBI-forskaren Steve D'Hondt från University of Rhode Island diskrediterade en långvarig förståelse för marina sediment. Forskare trodde att havssediment inte innehåller något mätbart syre under några centimeter. Tittar på prover från en mängd olika platser, D'Hondt fann att syre var, faktiskt, fortfarande mätbar hela vägen till den steniga källaren på vissa platser, fast inte alla.

Det är viktigt eftersom det betyder att organismerna som lever i dessa sediment kan vara syreanvändare. "Den typ av ämnesomsättning de utför är annorlunda än vad vi brukade tro, "Amend sa." Det var verkligen, riktigt stort fynd. "

Blickar framåt, Amend sa att C-DEBI-forskare kommer att fokusera sitt arbete på att förstå det djupa biosfärens mikrobiella liv.

Dessa steg är avgörande för vetenskaplig upptäckt, men också av en annan anledning, sa Huber.

"Det är den typ av vetenskap som fångar människors fantasi och som är så viktig för att utbilda nästa generations forskare." De som Zinke.

"Innan C-DEBI fanns det inte en central instans som sa att den djupa biosfären är viktig, och vi måste gå ut och studera det, "Zinke sa." Men vi tittar på de grundläggande vetenskapliga frågorna som betyder mycket när det gäller hur livet utvecklas, och hur havskemi påverkar vår värld.

"Det har varit fantastiskt att få vara en del av denna forskningsstruktur."