p O movimento do oceano é muitas vezes pensado em termos horizontais, por exemplo, nas poderosas correntes que varrem o planeta, ou as ondas que entram e saem ao longo da costa. Mas também há muito movimento vertical, particularmente em mar aberto, onde a água do fundo pode subir, trazendo nutrientes para o oceano superior, enquanto as águas superficiais afundam, enviando organismos mortos, junto com oxigênio e carbono, para o interior profundo. p Os oceanógrafos usam instrumentos para caracterizar a mistura vertical das águas do oceano e as comunidades biológicas que lá vivem. Mas essas ferramentas são limitadas em sua capacidade de capturar recursos de pequena escala, como o fluxo ascendente e descendente de água e organismos em um pequeno, região oceânica de um quilômetro de largura. Tais características são essenciais para a compreensão da composição da vida marinha que existe em um determinado volume do oceano (como em uma pescaria), bem como a quantidade de carbono que o oceano pode absorver e sequestrar.

p Agora, os pesquisadores do MIT e do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) projetaram um instrumento leve que mede as características físicas e biológicas do oceano vertical sobre pequenas, manchas de quilômetros de largura. O "profiler oceano, "denominado EcoCTD, tem o tamanho aproximado de um modelo de foguete na altura da cintura e pode ser largado na parte de trás de uma nave em movimento. À medida que cai em queda livre na água, seus sensores medem características físicas, como temperatura e salinidade, bem como propriedades biológicas, como a dispersão óptica de clorofila, o pigmento verde do fitoplâncton.

p "Com EcoCTD, podemos ver áreas em pequena escala de movimento vertical rápido, onde os nutrientes podem ser fornecidos à superfície, e onde a clorofila é transportada para baixo, o que indica que essa também pode ser uma via de carbono. Isso é algo que você perderia com a tecnologia existente, "diz Mara Freilich, um estudante de pós-graduação no Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias e o Programa Conjunto MIT-WHOI em Oceanografia / Ciências Aplicadas ao Oceano e Engenharia.

p Freilich e seus colegas publicaram seus resultados hoje no Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. Os co-autores do artigo são J. Thomas Farrar, Benjamin Hodges, Tom Lanagan, e Amala Mahadevan da WHOI, e Andrew Baron, da Dynamic System Analysis, em Nova Scotia. O autor principal é Mathieu Dever de WHOI e RBR, um desenvolvedor de sensores oceânicos baseado em Ottawa.

p Sinergia do oceano

p Os oceanógrafos usam vários métodos para medir as propriedades físicas do oceano. Alguns dos mais poderosos, os instrumentos de alta resolução usados ​​são conhecidos como CTDs, por sua capacidade de medir a condutividade do oceano, temperatura, e profundidade. CTDs são geralmente volumosos, já que contêm vários sensores, bem como componentes que coletam água e amostras biológicas. Os CTDs convencionais exigem que um navio pare enquanto os cientistas baixam o instrumento na água, às vezes por meio de um sistema de guindaste. O navio tem que ficar parado enquanto o instrumento coleta medições e amostras de água, e só pode voltar a funcionar depois que o instrumento for içado de volta a bordo.

p Oceanógrafos físicos que não estudam biologia oceânica, e, portanto, não precisa coletar amostras de água, às vezes pode usar "UCTDs" - versões em andamento de CTDs, sem os componentes volumosos de amostragem de água, que pode ser rebocado enquanto o navio está em andamento. Esses instrumentos podem ser amostrados rapidamente, uma vez que não exigem que um guindaste ou navio pare quando são derrubados.

p Freilich e sua equipe procuraram projetar uma versão de um UCTD que também pudesse incorporar sensores biológicos, tudo em um pequeno, leve, pacote rebocável, isso também manteria o navio movendo-se no curso enquanto reunia suas medidas verticais.

p "Parecia que poderia haver uma sinergia direta entre esses instrumentos existentes, para projetar um instrumento que capture informações físicas e biológicas, e poderia fazer isso também, "Freilich diz.

p "Alcançando o oceano escuro"

p O núcleo do EcoCTD é o RBR Concerto Logger, um sensor que mede a temperatura da água, bem como a condutividade, que é um proxy para a salinidade do oceano. O perfilador também inclui um colar de chumbo que fornece peso suficiente para permitir que o instrumento caia na água a cerca de 3 metros por segundo - uma taxa que leva o instrumento a cerca de 500 metros abaixo da superfície em cerca de dois minutos.

p "A 500 metros, estamos chegando à zona crepuscular superior, "Freilich diz." A zona eufótica é onde há luz suficiente no oceano para a fotossíntese, e isso está em cerca de 100 a 200 metros na maioria dos lugares. Então, estamos alcançando o oceano escuro. "

p Outro sensor, o EcoPuck, é exclusivo para outros UCTDs, pois mede as propriedades biológicas do oceano. Especificamente, é um pequeno, Sensor bio-óptico em forma de disco que emite dois comprimentos de onda de luz - vermelho e azul. O sensor captura qualquer mudança nessas luzes conforme elas se espalham de volta e conforme o fitoplâncton contendo clorofila torna-se fluorescente em resposta à luz. Se a luz vermelha recebida se assemelhar a um determinado comprimento de onda característico da clorofila, os cientistas podem deduzir a presença de fitoplâncton em uma determinada profundidade. Variações na luz vermelha e azul espalhadas de volta para o sensor podem indicar outra matéria na água, como sedimentos ou células mortas - uma medida da quantidade de carbono em várias profundidades.

p O EcoCTD inclui outro sensor exclusivo para UCTDs - o Rinko III Do, que mede a concentração de oxigênio na água, o que pode dar aos cientistas uma estimativa de quanto oxigênio está sendo absorvido por qualquer comunidade microbiana que vive em uma determinada profundidade e parcela de água.

p Finalmente, todo o instrumento é envolto em um tubo de alumínio e projetado para ser conectado por meio de uma longa linha a um guincho na parte de trás de um navio. Enquanto o navio está se movendo, uma equipe pode soltar o instrumento ao mar e usar o guincho para pagar a linha a uma taxa que o instrumento cai diretamente, mesmo quando o navio se afasta. Depois de cerca de dois minutos, uma vez que atingiu uma profundidade de cerca de 500 metros, a equipe aciona o guincho para puxar o instrumento de volta, a uma taxa que o instrumento alcança o navio em 12 minutos. A tripulação pode então largar o instrumento novamente, desta vez a alguma distância de seu último ponto de entrega.

p "O bom é, no momento em que vamos para o próximo elenco, estamos a 500 metros de onde estávamos da primeira vez, então estamos exatamente onde queremos provar a seguir, "Freilich diz.

p Eles testaram o EcoCTD em dois cruzeiros em 2018 e 2019, um para o Mediterrâneo e outro para o Atlântico, e em ambos os casos foram capazes de coletar dados físicos e biológicos em uma resolução mais alta do que os CTDs existentes.

p "O ecoCTD está capturando essas características do oceano com qualidade padrão-ouro com muito mais conveniência e versatilidade, "Freilich diz.

p A equipe vai refinar ainda mais seu design, e espera que sua alta resolução, facilmente implantável, e uma alternativa mais eficiente pode ser adaptada por ambos os cientistas para monitorar as respostas em pequena escala do oceano às mudanças climáticas, bem como pescarias que desejam acompanhar a produtividade biológica de uma determinada região. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.