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No se necesita mucha tecnología para ver que el océano es azul. Y cuando se trata del azul del océano, no se pone mucho más azul que donde estoy. Estoy sentado en el buque de investigación Nathaniel B. Palmer - el rompehielos más grande que apoya el Programa Antártico de los Estados Unidos en una expedición oceanográfica a través del Océano Pacífico Sur, mi casa actual, oficina y laboratorio. En este viaje, sin embargo, el Palmer ha roto ningún hielo.

La campaña P06 (GO-SHIP) de las Investigaciones Hidrográficas de los Océanos Globales (GO-SHIP) salió con éxito el 3 de julio en Sydney, Australia, terminando la primera etapa de este viaje el 16 de agosto en Papeete, Polinesia Francesa (Tahití). Aquí es donde nuestro equipo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (Scott Freeman, Michael Novak y yo) se unió a docenas de otros científicos, estudiantes de posgrado, técnicos marinos, oficiales y tripulantes para la segunda y última etapa que terminará en el puerto El programa GO-SHIP es parte de la larga historia de programas internacionales que han cruzado las principales cuencas oceánicas, recolectando datos hidrográficos fundamentales que apoyan nuestra comprensión cada vez mayor del océano global y su papel en la regulación del clima de la Tierra y de los procesos físicos y químicos que determinan la distribución y abundancia de la vida marina. Este último tema con respecto a la ecología del océano es lo que lleva a nuestro equipo de Goddard a lo largo de la carrera.

La trayectoria del buque P06, en su mayor parte, sigue a 32,5 ° de latitud sur. Esa ruta sitúa nuestro curso justo al sur del centro del Gyre del Pacífico Sur, el más grande de los cinco giros oceánicos principales, que forman parte del sistema global de circulación oceánica. El Gyre -en promedio- posee las aguas oceánicas más claras y azules de cualquier otra cuenca oceánica. Este azul es la expresión macroscópica de su escasez de vida oceánica. Hemos visto nary un pez u otros buques desde que salimos de Tahití, no es una ruta de transporte importante. Gyres Oceanic se llaman a menudo los desiertos del mar. En tierra, los paisajes desérticos tienen una capacidad limitada para sostener la vida mediante la disponibilidad de agua. Aquí, la falta de agua no es el problema. El agua, sin embargo, es por lo menos el co-conspirador en mantener la vida de floreciente. La física, como resulta, es lo que tiene la llave de este estéril paisaje acuático.

Este mapa (arriba) muestra la climatología de la clorofila MODIS con la pista del buque superpuesta.

Debido a la física de los fluidos en una esfera giratoria, como nuestro planeta, las corrientes oceánicas superiores giran lentamente en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de los bordes del centro del Gyre -como un giro apropiado del Hemisferio Sur debería- y una fracción de ese flujo se desvía hacia adentro, hacia su centro. Con el agua que fluye hacia el centro desde todas las direcciones, literalmente se amontonan y se abultan la superficie del océano, aunque a pocos centímetros a través de miles de millas, la gravedad empuja hacia abajo sobre esta pila de agua. Este impulso hacia abajo implacable pone un candado a la vida. Los pioneros de la vida en el océano, las minúsculas plantas microscópicas, conocidas como fitoplancton que derivan en las corrientes, y crecen en una dieta mineral estable de dióxido de carbono, nitrógeno y fósforo, y una pizca de hierro- y expulsar el gas oxígeno como un subproducto, para el gran beneficio de la vida en la Tierra-debe obtener la mayor parte de su sustento material desde el océano abajo. Las capas de agua más densa atrapan el nitrógeno y el agua rica en fósforo en profundidad, manteniéndolo demasiado abajo, donde la luz no puede llegar a chispear el motor de la fotosíntesis que permite que las plantas crezcan

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¿Por qué estamos aquí y dónde la NASA entra en esta historia? Desde finales de los 70, la NASA ha buscado-experimentalmente al principio, y ahora como un programa sostenido-medir el color de los océanos de los satélites en órbita terrestre como un medio para cuantificar la abundancia de la vida vegetal microscópica. Microbiología desde el espacio, de alguna manera. Formalmente, sin embargo, lo llamamos "teleobservación del color del océano" . "Whizzing por a altitudes de varios cientos de millas, encima de la atmósfera, ligado a las órbitas polares que permiten a los satélites para escanear toda la superficie del globo cada un par de días, transportando cargas útiles de instrumentos de espectro-radiómetros meticulosamente diseñados-cámaras capaces de medir la cantidad y calidad, o color, de la luz que llega a sus sensores. Aquí es donde nuestro trabajo a bordo del R / V Palmer entra en la historia. Los datos que los satélites emiten desde la órbita no miden directamente cuánta vida vegetal hay en el océano. Los instrumentos de satélite nos dan señales digitales que se relacionan con la cantidad de luz que alcanzó sus sensores. Corresponde a nosotros traducir-a calibrar esas señales en mediciones significativas y precisas de la vida de la planta-o temperatura, salinidad, carga de sedimentos, altura del nivel del mar, rugosidad superficial del viento y del mar o cualquier otras de las muchas variables ambientales o geofísicas que los sensores de satélite pueden ayudarnos a detectar en la superficie del océano. Para calibrar correctamente un sensor de satélite y validar sus productos de datos, debemos obtener mediciones de campo de la máxima calidad posible. Eso es lo que nuestro equipo de la NASA Goddard está aquí para hacer.

Alrededor del mediodía, típicamente el tiempo del satélite del color del océano que vuela sobre nuestra localización, realizamos nuestras medidas y recogemos muestras. Medimos las propiedades ópticas del agua con nuestros instrumentos para comparar lo que vemos desde el R / V Palmer a lo que los satélites miden desde su órbita por encima de la atmósfera terrestre. Al mismo tiempo que realizamos nuestra batería de mediciones ópticas, también recolectamos muestras de fitoplancton para estimar su abundancia, composición de especies así como la concentración de clorofila-a, el pigmento verde común a la mayoría de los organismos fotosintéticos como las plantas, incluyendo el fitoplancton. Mediante la recopilación de estos dos tipos de medidas a la vez, la luz y la abundancia de plantas microscópicas, somos capaces de construir las relaciones matemáticas que hacen posible la validación de los productos de datos de satélite

El instrumento óptico que es bajado en el Océano Pacífico Sur. Crédito: Lena Schulze / FSU

Scott Freeman de la NASA trabaja con un miembro de la tripulación R / V Nathaniel Palmer para preparar un instrumento para el despliegue sobre el costado de la nave para recoger mediciones ópticas. Crédito: Lena Schulze / FSU

Mike Novack de la NASA estudia las características ópticas y biológicas de las muestras de agua de mar en el laboratorio del buque. Crédito: Joaquín Chávez / NASA

Las aguas del Gyre del Pacífico Sur son un lugar ideal para recolectar datos de calidad de validación, tal vez uno de los más deseables de hacerlo, porque hay pocos factores complicadores y fuentes de incertidumbre que borran la conexión que queremos establecer entre el color de la abundancia de vida de agua y fitoplancton. Nuestras mediciones extenderán el conjunto de datos de la clorofila oceánica de la NASA a algunos de los valores más bajos de la Tierra. El agua aquí es azul; de hecho, es el agua del océano más azul de la Tierra.

Esta imagen de color falso es un compuesto, ensamblado a partir de los datos adquiridos por el infrarrojo Visible Infrared Radiometer Suite (VIIRS) en el satélite Suomi NPP entre el 10-17 de septiembre de 2017. Amarillo representa las áreas con las concentraciones más altas de clorofila y púrpuras son las más bajas. Crédito: Norman Kuring / NASA

        

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