Brutalt blåsigt. Ofattbart kallt. Oroväckande isolerad.

Detta är Antarktiska havet på vintern. Det är den sista platsen någon skulle vilja vara – om du inte försöker lösa ett klimatförändringsmysterium.

En internationell besättning av forskare, inklusive nordöstra doktoranden Alek Razdan, nyligen återvänt från en två månader lång expedition till Rosshavet utanför Antarktis kust. Razdan arbetar med nordöstra professorn Hanumant Singh, som designade och byggde en annan medlem av besättningen – Jaguar, ett autonomt undervattensfordon.

Forskargruppen avseglade från Nya Zeeland ombord på Nathaniel B. Palmer, en typ av fartyg som kallas en isbrytare som kan krossa genom glaciärvatten. Expeditionen var den första någonsin att sätta in en undervattensrobot i Antarktis under vintern.

"Old school"-mätning får en uppgradering

Målet med resan var att studera havsis. Enorma skivor av havsis hjälper till att kyla jorden genom att reflektera bort solens strålar. När isen bildas, den producerar tätt vatten som sjunker djupt ner i havet och driver undervattensströmmar som flyttar värme runt jorden, kontrollera temperaturer och klimat.

På de flesta platser på jorden, havsisen krymper. I Antarktis, det verkar expandera. Denna expedition försökte ta reda på varför. Men för att få en fullständig bild av denna gåta, forskare behöver se och mäta undersidan av havsisarna.

Traditionellt, detta har gjorts genom att borra ett hål i isen och släppa ner en tyngd lina för att göra mätningar.

"Det är ganska gammaldags, sa Singh. Vi gick ut och ändrade lite på det.

Det är där Jaguar kommer in. Robotfordonet störtade i några av de kallaste vattnen på jorden, under den mest förrädiska tiden på året. Razdan, PhD'21, var ansvarig för att hjälpa till att montera, distribuera, och återhämta fordonet. Han genererade också 3D-kartor från ekolodsdata som samlats in av Jaguar.

"Det är ett mycket högriskprojekt, så det finns en stor chans att du kommer att misslyckas, " sa Singh. Men, Jaguaren – och dess förare – är utsöndrade för den här typen av saker. Singh, som har genomfört 16 AUV-uppdrag under de senaste 10 åren, har rykte om sig att vara framgångsrik.

Hitta svar och ställa bättre frågor

I en tidning publicerad i Vetenskapsrobotik , Singh och hans kollegor beskriver kulmen på all data de har samlat in hittills, skrift, "Detta är den mest omfattande och den enda högupplösta 3D-vyn av Antarktis havsismorfologi hittills."

Kartorna de genererar visar en sida av havsisen som har varit osynlig, tills nu. Under vattenytan, det finns deformationer som gamla borrmätningar inte kunde ta hänsyn till. Forskare vet nu att på många områden, havsisen är tjockare än man tidigare trott. Det finns också mycket mer regional variation än någon visste.

"När du talar om ökningen av havsis i Antarktis, det är faktiskt fel fråga. Det drevs verkligen hem av just den här kryssningen, sa Ted Maksym, en vetenskapsman vid Woods Hole Oceanographic Institution som samarbetade med Singh. Han förklarade att även om en del havsis i Antarktis expanderar, i andra regioner, den krymper. Det väcker frågan, varför finns det så stora och kontrasterande regionala skillnader i området?

Det här är mysteriet Maksym och Singh arbetar med nu. De planerar att bygga nya robotar som kan stanna i havet under längre perioder och samla in mer data. Som Jaguar, dessa fordon måste vara billiga, eftersom det är stor sannolikhet att de kommer att gå vilse. Men det avskräcker inte Singh och Maksym.

"Ted fortsätter alltid att pressa mig, " sa Singh. "Jag säger till honom, "du ger mig allt mitt gråa hår!" Det är en bra dynamik."

Nära samtal i kylan

De flesta forskarlag styr sig undan Antarktiska havet under vintertid, och det är lätt att föreställa sig varför. Fara lurar runt varje tur.

"Det blåser stormvindar hela tiden - upp till 70 knop - och vi kan bara sätta in i vindar mindre än 25 grader. Temperaturen kan vara så låg som minus 40 grader Fahrenheit, " sa Singh.

Med så kalla temperaturer, det är möjligt för is att frysa runt fartyget, fånga alla ombord i månader tills hjälp anländer. Nathaniel B. Palmer kan skära genom ettårig is, men bara en nukleär isbrytare kan skära igenom flerårig is, och det finns färre än 10 av dem i världen.

Razdan beskrev ett skrämmande ögonblick när en annan besättningsmedlem stack en sonderingsstav i snön och såg en massiv isspricka öppna sig under hans fötter. På en tidigare expedition, Singh sa att deras skepp fastnade i isen och började kränga, eller tippa åt ena sidan.

Det extrema vädret kräver också att forskare lägger upp så mycket att grundläggande uppgifter blir nästan omöjliga. "Jag kunde inte föreställa mig hur hårt kläderna skulle göra allt, från att gå, att prata, att skruva på muttrar och bultar utanför, " sa Razdan. Men även trots utmaningarna, han lade till, "Om jag fick en annan möjlighet att gå, Jag skulle hoppa på det på en sekund."