原标题：从海洋表面到黑暗“过渡带”：NASA开启追碳之旅 来源：cnBeta.COM
据外媒报道，5月初，NASA和美国国家科学基金会(NSF)共同支持的一次海上航行在北大西洋起航，这是2018年在北太平洋进行的一次补充性考察的后续，该考察由NSF共同资助。NASA于2021年部署的海洋科学领域活动--Export Processes in the Ocean from Remote Sensing(EXPORTS)由来自30多个政府、大学和私人非政府机构的150名科学家和工作人员组成。
该团队由三艘海洋研究船组成，他们将在爱尔兰西部的Porcupine Abyssal平原水下国际水域相遇。科学家们将在整个实地考察过程中使用三艘飞船上的各种仪器：由英国南安普顿国家海洋学中心运营的RRS James Cook和RRS Discovery及由伍兹霍尔海洋学研究所海洋边缘区项目租赁、西班牙维戈的海洋技术单位运营的第三艘船。包括这几艘自动驾驶船舶在内的52个高科技平台将进行测量并持续收集数据。
很多科学研究都集中在海洋在全球碳循环中的作用上。通过化学和生物过程，海洋从大气中吸收的碳跟陆地上所有植物吸收的碳一样多。科学家们希望进一步探索海洋生物泵的机制即大气和表层海洋中的碳长期封存在深海中的过程。这一过程涉及被称为浮游植物的微观植物样生物，它们经历光合作用，就像陆地上的植物一样，可以通过观察海洋颜色的变化从太空中看到。它们的生产力对地球的碳循环产生重大影响，进而影响地球的气候。
“这是自20世纪80年代和90年代的联合全球海洋通量研究以来，对海洋生物碳泵的首次全面研究，”加州大学圣巴巴拉分校出口科学负责人David Siegel说道，“在此期间，我们得到了先进的显微镜成像工具、基因组学、强大的化学和光学传感器及自主机器人--这些都是我们当时没有的东西，所以我们可以提出更困难、更重要的问题。”这些问题包括有多少有机碳正在离开海洋表层、它们进入深海时的路径，在那里它们可以被长期隔离，从几十年到几千年。
科学家们知道有三条主要途径将碳从大气和上层海洋运输到位于海平面以下1640英尺（500米）以上的黑暗“过渡带”：1、物理海洋混合和循环可以携带悬浮有机质向海洋深处内政；2、粒子可以重力下沉，经常通过生物体的内脏；3、动物每天在海洋的上层和下层之间进行垂直迁移，一路上会带着碳。
EXPORTS的目的是通过观察不同条件下两种非常不同的海洋生态系统中的碳泵来确定这些路径中有多少碳被运输。研究人员选择了北太平洋和北大西洋，因为它们处于生产力谱即光合速率的相反两端，并且经历了两个相反的物理过程如漩涡和水流。研究对比环境将为模拟未来气候情景提供最大的洞察力。
根据NASA戈达德太空飞行中心的项目科学家和海洋学家Ivona Cetinić的说法，北太平洋类似于沙漠或陆地上的“简单草地”。它的营养含量很低--在这里则是光合作用所需的铁，并且还经历了全球海洋中最少的涡流。因此，进入深海的碳运输主要是由一种叫做浮游动物的微小动物驱动，它们消耗微小的浮游植物，然后将消化后的碳排泄到海底深处。
浮游植物漂浮在海洋上层的阳光照射层，在那里它们可以将大气中的二氧化碳转化为有机碳。当条件适宜时，就像每年的这个时候北大西洋地区的情况一样，浮游植物数量增长或“开花”速度非常快，以至于从太空中都能看到。
另外，北大西洋的洋流也很强，这跟北太平洋流动缓慢的洋流形成了鲜明对比。除此之外，Siegel表示，他们预计在为期一个月的探险中至少会有四天的恶劣天气。
但EXPORTS不仅适用于海洋还将用于改善卫星技术。Cetinić跟来自海洋颜色卫星的几个光学测量一起工作，后者负责测量海洋表面反射的可见光光谱部分，也就是我们所知道的彩虹的颜色。这些数据提供了诸如测量海洋温度、盐度、碳和一种叫做叶绿素的绿色色素的浓度等信息。然而占据了生态系统和碳循环不同部分的不同种类浮游植物产生了不同数量和不同色调的绿色叶绿素并创造了目前海洋颜色卫星无法“看到”的海洋颜色的细微差别。
在EXPORTS中使用的仪器都是高度精密的、在某些情况下则是实验性的，测量海洋颜色的光学仪器类似于未来NASA卫星上的仪器。研究人员将把这些卫星模拟测量跟表面浮游植物群落的详细观测结合起来--通过基因组学、图像分析或色素组成--以及它们的生理知识使卫星能够探测海洋多样性并最终发现它们在海洋碳循环中的作用。
这些卫星的下一代即NASA的浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统(PACE)任务将是高光谱的，这意味着它将能收集整个可见光谱的数据并捕捉可见部分以外的信息--包括紫外线和短波红外。
Cetinić说道：“我们在地面上看到的东西让我们了解我们需要从太空看到什么样的信息以便捕捉我们想要更好地理解的关键过程。这推动了天基技术的发展。作为回报，来自新地球观测卫星的数据允许科学家去寻找其他关键信息或开发新技术来补充目前的地球观测卫星甚至启发出一颗新的地球观测卫星。科技和科学的这种永恒的相互作用最终造福全人类。”
在实地调查活动之后，EXPORTS的另一个阶段将侧重于使用从大西洋和太平洋收集的数据来预测未来海洋的碳运输路径。
Siegel说道：“我们目前所知道的仅限于今天海洋中发生的事情。随着持续的气候变化，不仅在海洋中而且在整个地球系统中都可以看到，我们需要能预测2075年将会发生什么，而我们目前还没有这种预测性的理解。”
现在因为COVID-19大流行的关系，PACE和EXPORTS都出现了延误。现在，为了确保每个相关人员的安全，在开船前需要进行两周的检疫并在上船后的第一周制定社交距离协议。
