I frånvaro av kol, liv på jorden kan inte existera. Ändå förblir mycket av hur detta grundläggande element cirkulerar genom planetens hav ett vetenskapligt mysterium.

För att lära dig mer om havets kolkretslopp, ett team av utredare under ledning av oceanografen David Siegel vid UC Santa Barbara ska implementera ett nytt NASA-projekt:EXportprocesserna i havet från RemoTe Sensing (EXPORTS) Science Plan. EXPORT kommer att hjälpa forskare att utveckla en omfattande förståelse för hur världens hav bearbetar kol och hur de mildrar koldioxidackumulering i atmosfären.

"EXPORTS kombinerar modellering, satellitdata och in situ mikroskopisk avbildning och genomiska tekniker samt robotfältsprovtagning på nya och innovativa sätt, sa Siegel, en professor vid UCSB:s geografiska institution och projektets ledande forskare. "De resulterande datamängderna kommer att användas för att modellera dessa processer på global skala för att bedöma deras effekter för nuvarande och framtida klimat."

Stora vetenskapliga team kommer att genomföra två fältexpeditioner, det första setet för sommaren 2018 i nordöstra Stilla havet. Ett dussin förslag har finansierats för att undersöka de biologiska havsvägarna som påverkar kolets kretslopp; två av dem kommer att ledas av UCSB -forskare.

För en, Siegel kommer att arbeta med UCSB:s forskningsoceanografer Uta Passow, vars fältarbete fokuserar på bildandet av aggregat i havet, och Norman Nelson, som kommer att mäta havsoptiska egenskaper under kryssningarna. Andra teammedlemmar kommer att använda optisk instrumentering för att undersöka mikroskaliga bilder av sjunkande aggregat och modellera deras dynamik. Kollektivt, dessa forskare hoppas kunna förbättra förutsägelseförmågan avseende storleksfördelningen av sjunkande kol och de roller som mikroskopiska marina organismer som växtplankton och djurplankton spelar i deras dynamik.

Som växter, växtplankton får sin energi från koldioxid (CO2) genom fotosyntes, vilket gör dem mycket viktiga i kolcykling. Dessa små organismer förbrukar koldioxid från atmosfären, bildar biomassa som så småningom utgör aggregat som sjunker mot havsbotten. Denna process för att överföra CO2 till djuphavet där det kan avskiljas i hundratals till tusentals år kallas den biologiska pumpen.

Craig Carlson, professor vid UCSB:s institution för ekologi, Evolution, och marinbiologi, leder en annan av de finansierade utredningarna. Han och hans team kommer att analysera cykling av löst organiskt material (DOM) och dess förhållande till mikrobiellt upptag, försöker förstå mer om vad som styr ackumuleringen av DOM och hur det relaterar till den biologiska pumpen samt kolflödet genom näringsväven.

"EXPORT är extremt värdefullt eftersom det är ett stort samarbete, där varje komponent i den biologiska pumpen kommer att studeras i detalj, "Carlson förklarade." Projektet kommer att ha en hög fysisk upplösning, med autonoma tillgångar i vattnet under hela varaktigheten för att hjälpa oss förstå när och till vilket djup DOM exporteras till djuphavet och dess betydelse i den biologiska pumpen."

Enligt Siegel, EXPORT innovation sträcker sig från optik till genomik till avancerad robotik. "Vi kommer att göra mätningar på en mängd olika sätt för att komma till öden för nettoprimärproduktion, som är avgörande för att förstå hur havets kolcykel fungerar, "Siegel sa." Många unga forskare har finansierats i hopp om att nästa generation kommer att kräva att göra denna typ av storskalig utforskning igen i framtiden. "