En l'absence de carbone, la vie sur Terre ne peut pas exister. Pourtant, une grande partie de la façon dont cet élément fondamental circule dans les océans de la planète reste un mystère scientifique.

Pour en savoir plus sur le cycle du carbone de l'océan, une équipe d'enquêteurs dirigée par l'océanographe de l'UC Santa Barbara, David Siegel, est sur le point de mettre en œuvre un nouveau projet de la NASA :le plan scientifique EXport Processes in the Ocean de RemoTe Sensing (EXPORTS). EXPORTS aidera les scientifiques à mieux comprendre comment les océans du monde traitent le carbone et comment ils atténuent l'accumulation de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

"EXPORTS combine la modélisation, les données satellitaires et les techniques d'imagerie microscopique et génomique in situ ainsi que l'échantillonnage robotique sur le terrain de manières nouvelles et innovantes, " dit Siegel, professeur au Département de géographie de l'UCSB et scientifique principal du projet. "Les ensembles de données résultants seront utilisés pour modéliser ces processus à l'échelle mondiale afin d'évaluer leurs impacts sur les climats présents et futurs."

De grandes équipes scientifiques entreprendront deux expéditions sur le terrain, le premier set pour l'été 2018 dans le nord-est de l'océan Pacifique. Une douzaine de propositions ont été financées pour examiner les voies biologiques océaniques qui ont un impact sur le cycle du carbone; deux d'entre eux seront dirigés par des chercheurs de l'UCSB.

Pour un, Siegel travaillera avec les océanographes de recherche de l'UCSB Uta Passow, dont le travail de terrain porte sur la formation d'agrégats dans l'océan, et Norman Nelson, qui mesurera les propriétés optiques de l'océan pendant les croisières. D'autres membres de l'équipe déploieront des instruments optiques pour examiner des images microscopiques d'agrégats en train de couler et modéliser leur dynamique. Collectivement, ces scientifiques espèrent améliorer les capacités prédictives relatives à la distribution granulométrique du carbone en train de couler et aux rôles que les organismes marins microscopiques tels que le phytoplancton et le zooplancton jouent dans leur dynamique.

Comme les plantes, le phytoplancton tire son énergie du dioxyde de carbone (CO2) par photosynthèse, ce qui les rend très importants dans le cycle du carbone. Ces minuscules organismes consomment du CO2 de l'atmosphère, formant une biomasse qui finit par former des agrégats qui coulent vers le fond de l'océan. Ce processus de transfert de CO2 vers l'océan profond où il peut être séquestré pendant des centaines à des milliers d'années est appelé la pompe biologique.

Craig Carlson, professeur au département d'écologie de l'UCSB, Évolution, et biologie marine, dirige une autre des enquêtes financées. Lui et son équipe analyseront le cycle de la matière organique dissoute (MOD) et sa relation avec l'absorption microbienne, cherchant à mieux comprendre ce qui contrôle l'accumulation de MOD et comment cela se rapporte à la pompe biologique ainsi qu'au flux de carbone à travers le réseau trophique.

« EXPORTS est extrêmement précieux car il s'agit d'un grand effort de collaboration, où chaque composant de la pompe biologique va être étudié en détail, " a expliqué Carlson. " Le projet aura un haut niveau de résolution physique, avec des actifs autonomes dans l'eau pendant toute la durée pour nous aider à comprendre quand et à quelle profondeur la DOM est exportée vers l'océan profond et son importance dans la pompe biologique."

Selon Siegel, L'innovation d'EXPORTS va de l'optique à la génomique en passant par la robotique avancée. « Nous allons prendre des mesures de différentes manières pour déterminer le sort de la production primaire nette, qui est essentiel pour comprendre le fonctionnement du cycle du carbone océanique, " a déclaré Siegel. " De nombreux jeunes scientifiques ont été financés dans l'espoir que cette prochaine génération réclamera à nouveau ce genre d'exploration à grande échelle à l'avenir. "