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Uma viagem marítima, apoiada pela NASA e pela National Science Foundation (NSF), partiu no Atlântico Norte no início de maio. Esta é a continuação de uma expedição complementar, cofinanciada pela NSF, que ocorreu no Pacífico Norte em 2018.
Diversos plânctons das águas superficiais vistos ao microscópio. É tão concentrado que não é necessário aumentar o zoom para identificá-lo. Crédito: Laura Holland/Universidade de Rhode Island
A implantação em 2021 desta campanha de campo oceanográfico da NASA, chamada Export Processes in the Ocean from Remote Sensing (EXPORTS), envolve 150 cientistas e tripulantes de mais de 30 governos, universidades e instituições privadas não governamentais. A equipe está espalhada por três navios de pesquisa oceanográfica, que estarão em águas internacionais a oeste da Irlanda sobre a Porcupine Abyssal Plain. Ao longo da campanha de campo, os cientistas implantarão uma variedade de instrumentos a bordo dos três navios: RRS James Cook e RRS Discovery, operados pelo National Oceanography Centre em Southampton, Reino Unido, além de um terceiro navio fretado pelo projeto Ocean Twilight Zone do Instituto Oceanográfico Woods Hole e operado pela Unidade de Tecnologia Marinha de Vigo, Espanha. Um total de 52 plataformas de alta tecnologia, incluindo vários veículos autônomos, farão medições e coletarão dados continuamente.
Grande parte da pesquisa se concentra no papel do oceano no ciclo global do carbono. Por meio de processos químicos e biológicos, o oceano remove tanto carbono da atmosfera quanto todas as plantas da Terra. Os cientistas esperam explorar ainda mais os mecanismos da bomba biológica do oceano, o processo pelo qual o carbono da atmosfera e da superfície do oceano é sequestrado a longo prazo nas profundezas do oceano. Esse processo envolve organismos microscópicos semelhantes a plantas chamados fitoplâncton, que realizam fotossíntese assim como as plantas em terra e podem ser vistos do espaço observando as mudanças na cor do oceano. Sua produtividade tem um impacto significativo no ciclo de carbono da Terra, que, por sua vez, afeta o clima da Terra.
"Este é o primeiro estudo abrangente da bomba biológica de carbono do oceano desde o estudo Joint Global Ocean Flux nas décadas de 1980 e 1990", disse o líder científico da EXPORTS, David Siegel, da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara. “Desde então, temos ferramentas avançadas de imagem microscópica, genômica, sensores químicos e ópticos robustos e robôs autônomos – muitas coisas que não tínhamos naquela época, para que possamos fazer perguntas muito mais difíceis e importantes”. Essas questões incluem quanto carbono orgânico está deixando a superfície do oceano e qual caminho ele segue à medida que se aprofunda, onde pode ser sequestrado por longos períodos de tempo, de décadas a milhares de anos.
Os cientistas conhecem três vias principais que transportam carbono da atmosfera e do oceano superior para a zona mesopelágica escura a 500 metros (1.640 pés) ou mais abaixo da superfície: 1) a mistura e a circulação física do oceano podem transportar matéria orgânica suspensa para o interior do oceano , 2) as partículas podem afundar devido à gravidade, muitas vezes depois de passar pelas entranhas dos organismos, e 3) as migrações verticais diárias de animais que se deslocam entre os níveis superiores e inferiores do oceano trazem carbono para o passeio.
EXPORTS visa determinar quanto carbono é transportado por cada uma dessas vias, observando a bomba de carbono em dois ecossistemas oceânicos muito diferentes com condições variadas. Os pesquisadores escolheram o Pacífico Norte e o Atlântico Norte porque estão em extremos opostos do espectro de produtividade (ou seja, taxas de fotossíntese) e experimentam dois extremos opostos de processos físicos, como redemoinhos e correntes. O estudo de ambientes contrastantes fornecerá o máximo de informações para modelar cenários climáticos futuros.
De acordo com Ivona Cetinić, cientista do projeto e oceanógrafa do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, o Pacífico Norte é semelhante a um deserto ou "pradaria simples" em terra. É pobre em nutrientes, neste caso o ferro necessário para a fotossíntese, e experimenta uma das menores correntes parasitas encontradas nos oceanos globais. O transporte de carbono para o oceano profundo é, portanto, realizado principalmente por pequenos animais, chamados zooplâncton, que consomem fitoplâncton microscópico semelhante a uma planta e depois excretam o carbono digerido para as profundezas abaixo.
O fitoplâncton move-se para a camada superior do oceano iluminada pelo Sol, onde pode converter o dióxido de carbono da atmosfera em carbono orgânico. Quando as condições estão certas, como é frequentemente o caso na região do Atlântico Norte nesta época do ano, as populações de fitoplâncton crescem ou "florescem" tão rapidamente que podem ser vistas do espaço.
O Atlântico Norte também apresenta fortes correntes que contrastam com as águas mais lentas do Pacífico Norte. Junto com isso, Siegel diz que eles antecipam pelo menos quatro dias de mau tempo durante a expedição de um mês.
Mas os dados da EXPORTS não se aplicam apenas ao mar, também serão usados para melhorar a tecnologia de satélite. Cetinić trabalha com várias medidas ópticas provenientes de satélites de cores oceânicas, que medem a luz refletida da superfície do oceano em partes do espectro visível, o que conhecemos como as cores do arco-íris. Estes fornecem informações como medições da temperatura do oceano, salinidade, carbono e concentrações de um pigmento verde chamado clorofila. No entanto, diferentes espécies de fitoplâncton que ocupam diferentes partes do ecossistema e do ciclo do carbono produzem diferentes quantidades e tons de clorofila verde, criando matizes na cor do oceano que os satélites atuais da cor do oceano não podem "ver".
A EXPORTS usa instrumentos ópticos altamente refinados e, em alguns casos, experimentais, que medem a cor do oceano, semelhantes aos instrumentos que estarão a bordo dos futuros satélites da NASA. Os pesquisadores combinarão essas medições de simulação por satélite com observações detalhadas da comunidade fitoplanctônica da superfície – por meio de genômica, análise de imagens ou composição de pigmentos – bem como o conhecimento de sua fisiologia para permitir que os satélites detectem a diversidade oceânica e, finalmente, seu papel no carbono oceânico ciclo.
As investigações e a tripulação a bordo do RRS James Cook implantam um amostrador de rosetas, uma plataforma que permite a coleta de amostras de água e outras informações do fundo do oceano. RRS Discovery e R/V Sarmiento de Gamboa à distância implantam a mesma instrumentação simultaneamente. Crédito: Deborah Steinberg/Virginia Institute of Marine Science
A próxima geração desses satélites, a missão Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) da NASA, será hiperespectral. Isso significa que você poderá coletar dados em todo o espectro visível e capturar informações além da parte visível, incluindo ultravioleta e infravermelho de ondas curtas.
“O que vemos em campo nos dá uma ideia de que tipo de informação precisaremos ver do espaço para capturar esses processos críticos que queremos entender melhor”, disse Cetinić. “Isso impulsiona o desenvolvimento da tecnologia espacial. Em troca, os dados dos novos satélites de observação da Terra permitem que cientistas, como os envolvidos em EXPORTS, busquem outras informações cruciais ou desenvolvam novas técnicas para complementar o atual satélite de observação da Terra, ou até mesmo inspirar um. Esta interação perpétua de tecnologia e ciência, em última análise, beneficia toda a humanidade".
Após a campanha de trabalho de campo, uma outra fase do EXPORTS se concentrará no uso de dados coletados do Atlântico e do Pacífico para prever como serão as futuras rotas de transporte de carbono oceânico.
"O que sabemos atualmente é limitado ao que está acontecendo nos oceanos hoje", disse Siegel. “Com as mudanças climáticas em andamento, vistas não apenas no oceano, mas em todo o sistema da Terra, precisamos ser capazes de prever o que acontecerá em 2075, e ainda não temos essa compreensão preditiva”.
Como tantas características de um único pedaço de oceano serão medidas ao mesmo tempo, os modelos de computador existentes terão um conjunto de dados mais rico e completo descrevendo a bomba de carbono. Estes serviriam de base para projeções do que pode acontecer em um futuro próximo no oceano profundo e quais podem ser os impactos no ciclo do carbono.
"É um conjunto de dados tão grande que impulsionará a pesquisa nas próximas décadas", disse Cetinić.
Tanto o PACE quanto o EXPORTS sofreram atrasos devido à pandemia do COVID-19. Agora, para garantir a segurança de todos os envolvidos, foi necessária uma quarentena de duas semanas antes da partida e os protocolos de distanciamento social foram cumpridos na primeira semana a bordo dos navios. Siegel diz que a diversidade e a dedicação dos membros da equipe, o apoio inigualável do Centro Nacional de Oceanografia do Reino Unido para garantir que os navios e tripulações estejam prontos e seguros para navegar, o compromisso sustentado da sede da NASA e muita sorte são as razões pelas quais a campanha ainda pode vá em frente este ano.
Para mais informações sobre EXPORTAÇÕES, visite: http://oceanexports.org/
Por Lara Streiff
NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.
Fonte: NASA / Por Lara Streiff / 23-04-2022
https://ciencia.nasa.gov/tras-la-pista-del-carbono-desde-la-superficie-a-las-profundidades-del-oceano
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e
Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro:
“Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira
(SAB), como astrônomo amador.
Participa também
do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e
Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a
Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF),
e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S
Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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