O tamanho microscópico do fitoplâncton, os organismos semelhantes a plantas que vivem no oceano superior iluminado pelo sol, desmente sua importância no meio ambiente global. Eles fornecem a fonte de alimento para o zooplâncton que, em última análise, alimenta animais maiores, desde pequenos peixes até baleias. E como as plantas na terra, o fitoplâncton usa dióxido de carbono da atmosfera para crescer e prosperar por meio da fotossíntese, que finalmente libera oxigênio no oceano e na atmosfera.

O fitoplâncton também desempenha um grande papel na redução dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera:um estudo recente descobriu que o fitoplâncton absorve cerca de 24% desse gás de efeito estufa. Quando eles morrem e afundam em grandes profundidades no oceano, o fitoplâncton também retira o dióxido de carbono do contato com a atmosfera. Uma das questões mais urgentes que os cientistas estão investigando é quanto desse carbono está sendo armazenado no oceano a longo prazo. Outra questão é como os níveis crescentes de dióxido de carbono e as mudanças associadas no ambiente oceânico estão afetando as comunidades fitoplanctônicas.

Para resolver essas questões, em 26 de janeiro, cientistas do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, junto com pesquisadores de todo o país, embarcaram em uma campanha marítima de 27 dias do Havaí a Portland, Oregon, para categorizar e observar as populações de fitoplâncton e seu ambiente. A equipe está trabalhando a bordo do R / V Falkor, um navio de pesquisa de propriedade e operado pela organização sem fins lucrativos Schmidt Ocean Institute, que concede aos cientistas o uso do navio para o avanço da pesquisa oceanográfica.

Onde o dióxido de carbono, uma vez assumido, acaba no ciclo global do carbono depende das espécies de fitoplâncton, disse a oceanógrafa Goddard / USRA, Ivona Cetinic, o cientista-chefe da campanha. "Seu tamanho, forma e cor determinam o papel que desempenham, "ela disse." Sabendo quem está lá, você pode prever o que vai acontecer com esse carbono. "

Por exemplo, as interações entre o fitoplâncton menor e os organismos que os comem estão confinadas principalmente à camada superficial do oceano. O carbono que eles absorvem permanece na superfície ou eventualmente escapa de volta para a atmosfera. Mas os organismos que comem tipos maiores de fitoplâncton, junto com seus resíduos, são mais propensos a afundar mais profundamente no oceano. Não comido, O fitoplâncton morto também pode afundar à medida que se decompõe.

"Quando o fitoplâncton passa abaixo da camada superficial e atinge as porções mais profundas do oceano, eles afundam, "Disse Cetínico." Essa é a chave, porque o carbono que eles sequestraram é removido do contato com a atmosfera. "

Os processos físicos também desempenham um papel na diversidade do fitoplâncton e no transporte de carbono. Uma interação complexa de diferentes massas de água, frequentemente visível em imagens coloridas do oceano, permitem a formação de bolsões de ecossistemas altamente específicos. Além disso, processos como subducção, ou misturando, apresentam outro caminho para a deposição de carbono nas profundezas do oceano.

A cor do oceano também é um indicador importante da saúde e atividade do fitoplâncton, e assim, acima da água, um instrumento está coletando medições hiperespectrais (refletância do oceano maior que 100 cores), do ultravioleta ao infravermelho de ondas curtas do espectro eletromagnético. Os dados coletados informarão os atuais e planejados instrumentos de satélite de cores do oceano da NASA, incluindo o plâncton, Aerossol, Nuvem, missão ocean Ecosystem (PACE) com lançamento previsto para 2022.

Quatorze pesquisadores estão implantando uma série de instrumentos para rastrear comunidades fitoplanctônicas enquanto o R / V Falkor atravessa o norte do Oceano Pacífico. Eles estão continuamente medindo a diversidade do fitoplâncton por meio de imagens microscópicas, análise de pigmentos ou análise de seu material genômico. Pela primeira vez, eles estão testando uma nova tecnologia financiada pela NASA que lhes permitirá coletar medições do tamanho das partículas.

Medições semelhantes serão feitas em porções mais profundas do oceano usando um aparelho chamado roseta, que compreende um conjunto de garrafas que capta água em diferentes profundidades e instrumentos para medir a salinidade, temperatura, e oxigênio. Essas medições físicas fornecem pistas sobre as condições ambientais que suportam tipos específicos de fitoplâncton. Esses tipos serão adicionalmente reconhecidos usando imagens coletadas por uma câmera holográfica, que será então reconstruído no espaço de realidade virtual.

Uma plataforma autônoma chamada wirewalker ajudará a avaliar o ambiente físico, bem como o fluxo de partículas no oceano profundo. O wirewalker permite que um pacote de instrumentos viaje ao longo de um fio até 100 metros medindo a temperatura, salinidade, oxigênio, bem como biomarcadores fitoplanctônicos como a clorofila. Um flutuador autônomo pairará na profundidade de 100 metros e coletará as partículas de sedimentação à medida que afundam na parte superior do oceano.

Os satélites de cores do oceano oferecem uma visão global do fitoplâncton, mas o PACE será o primeiro satélite hiperespectral (alta resolução espectral) da agência e uma melhoria em relação a seus predecessores, pois será capaz de distinguir entre diferentes tipos. Toda a pesquisa nesta campanha marítima permitirá uma validação aprimorada do produto de dados de satélite e o desenvolvimento de produtos de dados sem precedentes.

Jeremy Werdell, cientista do projeto PACE, que é co-investigador na proposta de tempo de envio no R / V Falkor, disse, "O objetivo do cruzeiro é coletar dados que nos ajudem a entender melhor as imagens coletadas por satélites de cores do oceano. Estudar a cor do oceano pode nos dizer muito sobre o oceano."