För första gången, forskare från University of Hawai'i i Mānoa (UH Mānoa) och Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) kommer att distribuera en liten flotta av autonoma långväga undervattensfordon (LRAUV) som har möjlighet att automatiskt samla in och arkivera havsvattenprover . Dessa nya robotar gör det möjligt för forskare att spåra och studera havsmikrober i oöverträffade detaljer.

Havsmikrober producerar minst femtio procent av syret i vår atmosfär medan de tar bort stora mängder koldioxid. De utgör också grunden för marina livsmedelsbanor, inklusive de som stöder globalt havsfiske. Edward DeLong och David Karl, oceanografiprofessorer vid UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) har studerat dessa mikrober i årtionden. För detta projekt, de och deras team samarbetar med ingenjörer från MBARI för att testa nya sätt att anpassa provtagning av oceanografiska funktioner som till exempel havsvirvlar, virvlande massor av vatten som rör sig långsamt över Stilla havet, som kan ha stora effekter på havsmikrober.

I slutet av februari 2018, MBARI -ingenjörer slutförde konstruktionen och testningen av tre nya LRAUV i samarbete med UH Mānoa -forskare, och levererade dem förra veckan för deras första utplacering i Hawaii -vatten. När LRAUV:n rör sig genom havet, de samlar in information om vattentemperatur, kemi, och klorofyll (en indikator på mikroskopiska alger) och skicka dessa data till forskare på stranden eller på ett närliggande fartyg. Dessutom, en unik aspekt av dessa AUV är en integrerad miljöprovprocessor (ESP), ett robotlaboratorium i miniatyr som samlar och bevarar havsvattenprover till sjöss, tillåter forskare att fånga en ögonblicksbild av organismernas genetiska material och proteiner.

MBARI har utvecklat ESP i cirka 15 år. De första instrumenten var ungefär lika stora som en 55-liters trumma. Dessa senaste ESP, tredje generationen, är åtta till tio tum i diameter-en tiondel av originalstorleken-och utformades speciellt för att passa inuti en LRAUV.

Jim Birch, MBARI:s ledande ingenjör på ESP -projektet kommenterade, "När vi först pratade om att sätta en ESP i en AUV, Jag tänkte för mig själv 'det här kommer aldrig att hända'. Men nu tror jag verkligen att detta kommer att förändra oceanografin genom att ge oss en ihållande närvaro i havet - en närvaro som inte kräver en båt, kan fungera i alla väderförhållanden, och kan hålla sig inom samma vattenmassa som den driver runt det öppna havet. "

Med sin lantmäteriförmåga, LRAUV tillåter forskare att upptäcka, Spår, och prova virvlar i öppet hav, som kan vara över 100 kilometer (62 miles) över och pågå i månader. När dessa virvlar snurrar moturs för de vatten från djupet upp mot ytan. Detta vatten bär ofta näringsämnen som mikroskopiska alger (växtplankton) behöver för att överleva.

"De nya LRAUV:erna kan transitera i över 600 miles, och använda sina egna "ögon och öron" för att upptäcka viktiga oceanografiska händelser som växtplanktonblommor, "DeLong förklarade." Dessa nya undervattensdrönare kommer att utöka vår räckvidd kraftigt för att studera avlägsna områden, och kommer också att tillåta oss att prova och studera oceanografiska händelser och funktioner som vi kan se genom fjärrstyrd satellitbildning, även när fartyg inte är tillgängliga. "

En expeditionskryssning ombord på Schmidt Ocean Institutes (SOI) forskningsfartyg Falkor avgår den 10 mars för öppna havsförsök med MBARI:s nydesignade LRAUV. Under denna kryssning, forskarna kommer att hitta en virvel med satellitdata och sedan distribuera LRAUV:erna för att undersöka funktionen och samla vattenprover. När robotarna återvänder till ytan och återställs, UH Mānoa -forskare kommer att extrahera DNA från filtren. Denna information ger unik inblick i eddys varaktighet, stabilitet, och inflytande på havssystemen; och kommer att förbättra nuvarande havsmodeller, som är avgörande för att utveckla förväntningar på framtida havs hälsa.

"Även om denna flotta av AUV aldrig kommer att ersätta vårt behov av ett skickligt forskningsfartyg, det kommer att ge välbehövlig tillgång till havet och insamling av nya datamängder som annars inte skulle vara möjligt, "sa Karl.