一项耗资950万美元的SUBSEA项目，旨在深入研究两大洋流环流区内的碳循环过程。该项目利用先进的卫星和水下传感器技术，结合国际合作，重点探索微生物与浮游植物如何将碳从大气输送至深海。最终，这项研究将加深我们对海洋在全球气候调节中所扮演角色的理解，并为预测气候变化对海洋生态系统的影响提供关键的科学依据。
海洋中的“沙漠”
海洋环流区（Gyres）是由巨大的环形洋流形成的庞大生态系统，常被比作陆地上的沙漠。它们横跨北太平洋、南大西洋等广阔海域，看似贫瘠，实则充满了生命。这些区域蕴藏着关于地球生命基石——碳元素——如何流经海洋并沉入深海的关键化学信息。
- 生命的痕迹： 即使在最不适宜居住的环境中，生命依然存在。从干旱的荒野到海洋深处，生命总会留下痕迹。
- 适应性生命： 海洋环流区虽然偏远，但拥有多样化的生命形态，它们已经完全适应了这种“无尽夏日”般的环境。
- 微观世界： 一滴海水中就可能包含一百万个细菌细胞，而这些区域也是鲸鱼等大型动物季节性的繁殖地。
“人们认为沙漠是贫瘠的，几乎没有生命，是严酷的生态系统……但海洋环流区实际上拥有相当多样的生命，它们已经适应了这些生态系统。” — Angelicque White, 夏威夷大学马诺阿分校生物海洋学家
SUBSEA项目的核心使命
耗资950万美元的 SUBSEA (亚热带水下生物地球化学与地下输出联盟) 项目，旨在揭示海洋环流区生态系统如何将碳从大气中抽离并转移到深海，这一过程被称为碳封存。
项目团队将重点研究光合作用带的底部，即阳光勉强能够到达的深度。生活在这里的浮游植物（Phytoplankton）利用二氧化碳进行光合作用，将碳转化为生物质。
- 研究目标： 更好地理解光合作用带下层水体的生产力。
- 研究难点： 这个区域位于水下约300至650英尺，比传统卫星遥感能够监测的浅水区更难观测。
- 关键问题： 尽管光线微弱，这里仍然存在着活跃的浮游植物，但我们对它们的了解非常有限。
气候变化带来的挑战
全球海洋吸收了地球上约四分之一的二氧化碳，但随着人类活动导致二氧化碳排放量激增，海洋正在变暖和酸化。海洋变暖带来了一个更复杂的问题：分层（stratification）。
全球海洋吸收并储存了地球上约四分之一的二氧化碳。
当海水变暖时，其密度会发生变化，导致不同水层之间更难混合，就像一杯装有醋、水和油的混合物。
- 营养限制： 海洋分层会限制深层营养物质向表层输送。
- 生物限制： 尽管表层的浮游植物有充足的二氧化碳，但由于缺乏营养，它们的生长受到限制。
- 碳汇减弱： 这最终削弱了海洋作为碳汇的功能，因为生物活动是驱动碳沉降到深海的关键一环。当生物活动受限时，海洋吸收碳的能力也随之下降。
先进技术与国际合作
为了完成这项艰巨的任务，SUBSEA团队将部署一系列尖端技术，并与国际研究机构紧密合作。
- 卫星观测： 利用NASA于2024年发射的PACE任务卫星，以前所未有的深度探测光合作用带。
- 水下设备： 部署自主水下航行器、剖面浮标和“Wirewalkers”，这些设备装有传感器，可测量氧气、温度、盐度和光线穿透情况。
- 图像分析： 使用水下摄像机拍摄数百万张浮游生物图像，并利用人工智能模型进行分类和识别，以了解其化学构成。
- 国际联盟： 该项目是施密特科学基金会资助的五个国际项目之一，将与阿根廷和南非的研究人员合作，共享数据，共同推进对海洋系统的理解。
该项目的发现不仅能改进气候预测模型，还可能对渔业、水产养殖和海藻养殖等依赖海洋预测的行业产生深远影响。通过揭示海洋复杂的营养循环，SUBSEA项目有望为我们理解地球生命最重要的元素之一——碳——的流动方式提供全新的视角。