La noche del 29 de noviembre, el buque de investigación Pelican, de 116 pies de eslora, partió de los muelles de Cocodrie (Los Ángeles) con un equipo de científicos del AOML, el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) y la Universidad de Carolina del Sur rumbo al Golfo de México. Atravesando 100 millas náuticas de océano oscuro con sólo las luces de las estrellas y las plataformas petrolíferas de aguas profundas en todas direcciones, el buque de investigación se dirigió a una trampa de sedimentos amarrada situada a cientos de metros bajo la superficie.
Al amanecer del día siguiente, un pulso acústico enviado desde un transductor colgado del costado de estribor del buque transmite una señal hacia el fondo del océano que hace que la trampa, atada a una boya gigante en forma de globo, salga disparada hacia la superficie. Durante los próximos meses, el equipo procesará y examinará el aluvión de conchas microscópicas y ADN ambiental (eADN) de los restos biológicos recogidos por la trampa, conocidos como "nieve marina". Este proyecto de investigación en colaboración NOAA-USGS utiliza estas muestras de la trampa de sedimentos para investigar la bomba biológica de carbono, el papel del océano en la eliminación del carbono atmosférico y la paleoclimatología.
Científicos y miembros de la tripulación del R/V Pelican recuperan la segunda de las dos trampas de sedimentos desde una profundidad de 600 metros desde la superficie del mar.
La bomba biológica de carbono desempeña un papel fundamental en el ciclo global del carbono, ya que es el principal medio de transformación del carbono en el océano superficial y de transporte para su almacenamiento a largo plazo en el océano profundo. Se calcula que los niveles de carbono atmosférico serían hasta un 50% mayores en la actualidad sin esta "bomba de carbono" oceánica. Las grandes lagunas en nuestra comprensión de la bomba biológica de carbono, su fluctuación y las posibles repercusiones del cambio climático se derivan de las dificultades para observar las complejidades que componen este proceso a escala mundial, impulsado en gran medida por el plancton microscópico.
"Nos estamos centrando en lo que impulsa a las partículas de carbono a ser transportadas a las profundidades marinas y lo estamos haciendo, en parte, mediante la exploración de lo que las partículas están biológicamente compuestas", dice Emily Osborne, Ph.D., científica del AOML e investigadora principal en el Proyecto de Trampas de Sedimentos NOAA-USGS.
El carbono disuelto en el océano (parcialmente compuesto por carbono antropogénico) es transformado en carbono orgánico particulado (COP) por vastas franjas de fitoplancton que realizan la fotosíntesis en la superficie del océano iluminada por el sol. Desde la superficie del mar, el carbono fijado por el fitoplancton se hunde lentamente hasta las profundidades oceánicas (lo que se denomina nieve marina), donde es transformado, reempaquetado y descompuesto por el camino. Sólo una pequeña fracción llega finalmente al fondo marino, donde el carbono puede secuestrarse a lo largo de escalas de tiempo geológicas. La trampa de sedimentos intercepta la nieve marina en este viaje, lo que permite a los investigadores estudiar las partículas oceánicas.
Los científicos del AOML Emily Osborne y Luke Thompson empezaron a colaborar con el USGS en 2021 para emplear el campo emergente de la ómica y analizar el ADN electrónico, el ADN de organismos marinos enteros o parciales o de sus rastros, en la columna de agua. Al analizar el ADNe tanto de las muestras recogidas por la trampa como de las muestras de agua recogidas mediante un CTD en las aguas superiores, el equipo obtiene una idea de la comunidad microbiana en toda la columna de agua y determina más específicamente qué organismos están exportando carbono a medida que se hunden.
"El ADN electrónico de las trampas de sedimentos nos dice qué organismos se están hundiendo en las profundidades oceánicas, mes a mes, y el ADN electrónico de las aguas superficiales nos dice qué hay en la superficie, y a partir de esas dos piezas podemos identificar qué organismos se están exportando", explica Luke Thompson, científico del AOML.
Los investigadores del USGS están especialmente interesados en un grupo de organismos capturados ampliamente por la trampa, los foraminíferos planctónicos. Al examinar los caparazones fosilizados y microscópicos de estos organismos conservados en las trampas y en el fondo marino, los científicos del USGS y el AOML están desvelando grandes cantidades de información crucial sobre la química oceánica y el ciclo biogeoquímico. Desde cambios en la salinidad y la temperatura hasta otros parámetros, el equipo es capaz de utilizar la geoquímica de estos microorganismos para retroceder y examinar patrones de cambio climático a lo largo del tiempo.
Emma Graves, técnica en ómicas del AOML y estudiante de doctorado, reajusta las botellas de muestreo de las trampas mientras el equipo se prepara para el redespliegue.
Dos veces al año, el equipo regresa al Golfo para recuperar la trampa, recoger muestras, realizar reparaciones y volver a desplegar el complejo conjunto en las profundidades en las coordenadas marcadas, todo ello en cuestión de horas. En el AOML, los científicos también están integrando los hallazgos de la trampa de sedimentos desplegada en las profundidades oceánicas con las observaciones de una serie de flotadores Biogeoquímicos-Argo a la deriva libre en los 2.000 metros superiores de la columna de agua para cuantificar aún más las señales de la bomba biológica desde la superficie hasta el fondo marino en toda la cuenca del Golfo de México. Los continuos esfuerzos de científicos de diversas agencias e instituciones académicas amplían los límites para explorar cómo fluctúa la bomba biológica de carbono en el Golfo de México y, en última instancia, el ciclo del carbono atmosférico, realizando investigaciones de vanguardia a cientos de metros bajo la superficie.