Recopila datos sobre la nieve marina que se hunde en el fondo del océano
SINKER es un nuevo e innovador instrumento equipado con microscopios y cámaras avanzadas para recopilar detallados datos sobre el hundimiento del carbono en la nieve marina.
El océano es el mayor sumidero de carbono de la Tierra y desempeña un papel fundamental en la regulación del clima global. Dado que los efectos del cambio climático representan amenazas cada vez mayores para los ecosistemas marinos, se ha vuelto especialmente urgente comprender la capacidad del océano para almacenar carbono.
Para observar mejor los procesos biológicos que controlan el transporte de carbono a las profundidades marinas, los científicos e ingenieros del MBARI trabajaron juntos para desarrollar SINKER, un dispositivo que puede medir qué, cuándo y cuánto carbono se hunde en las profundidades marinas.
SINKER, el SINKing Ecology Robot (robot de hundimiento ecológico), cuenta con cámaras y microscopios avanzados para recopilar datos frecuentes en tiempo real sobre la nieve marina que se hunde en el fondo de la bahía de Monterey. La nieve marina está compuesta principalmente de material biológico y transporta grandes cantidades de carbono a las profundidades marinas.
"Actualmente, una gran limitación de los modelos de carbono y clima radica en cómo contabilizamos la biología que controla las partículas de carbono que se hunden", explicó la científica Colleen Durkin, directora del Equipo de Ecología del Flujo de Carbono del MBARI. "¿Quién produce estas partículas? ¿A qué velocidad se hunden? ¿Qué tamaño tienen? Estos detalles son importantes y varían tanto a corto como a largo plazo".
SINKER permite a los investigadores observar la biología de la nieve marina registrando miles de instantáneas de diminutas partículas orgánicas que se hunden en el fondo marino profundo a lo largo de meses, e incluso años. Los investigadores de MBARI esperan que este instrumento mejore nuestra comprensión del almacenamiento de carbono en las profundidades marinas y cómo podría estar cambiando este proceso.
La conexión océano-clima
El fitoplancton microscópico absorbe dióxido de carbono de las aguas superficiales a medida que crece, lo que permite que el océano absorba grandes cantidades de este gas de efecto invernadero.
A medida que el plancton de mayor tamaño consume fitoplancton, excreta y muere, la materia orgánica que se hunde extrae carbono de la atmósfera y lo envía a las profundidades oceánicas. Este proceso, conocido como bomba biológica, retiene el carbono en las profundidades marinas durante décadas o incluso siglos.
A pesar de ser una parte esencial del ciclo del carbono, los científicos aún tienen muchas preguntas sin respuesta sobre las partículas que se hunden en las profundidades del océano. La química, la física y la biología controlan el transporte de carbono a las profundidades oceánicas, pero los procesos biológicos son los más difíciles de observar y modelar de forma realista. Las duras condiciones y la lejanía de las profundidades marinas dificultan la observación de la nieve marina.
No podemos predecir el origen biológico de las partículas que se hunden, lo que ha limitado nuestra capacidad para modelar la cantidad de carbono que se exporta. Desconocemos la velocidad a la que se hunden las partículas, lo cual determina la profundidad a la que se transportan y, por consiguiente, cuánto tiempo permanecen almacenadas fuera de la atmósfera. También se desconocen en gran medida las escalas de tiempo relevantes en las que varían estos procesos.
Imagen: La materia orgánica de la superficie termina hundiéndose hasta las profundidades marinas. Fragmentos de plancton muerto, excrementos, mucosidad y otros materiales, conocidos como nieve marina, desempeñan un papel importante, aunque poco conocido, en el ciclo del carbono oceánico. Crédito: MBARI
El equipo de Ecología del Flujo de Carbono del MBARI estudia el papel del océano en el ciclo del carbono. Durkin y su equipo trabajan para comprender cómo la biología oceánica controla la cantidad de carbono que llega a las profundidades marinas.
La colaboración inspira la innovación
Históricamente los investigadores se han basado en la extrapolación de conjuntos de datos a corto plazo para predecir patrones a largo plazo, pero han pasado por alto los eventos episódicos e impredecibles que ocurren entre expediciones de campo. Durkin y su equipo tenían un ambicioso objetivo: vincular el complejo cálculo del carbono de la Tierra con el océano vivo —todo aquello que produce o consume nieve marina— para ayudar a los científicos a modelar mejor nuestro clima cambiante.
Para responder a preguntas tan difíciles sobre la nieve marina y el transporte de carbono en los océanos, contó con la participación de un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros del MBARI.
"La colaboración interdisciplinaria obliga a todos los miembros del equipo a salir de su zona de confort y, en muchos sentidos, a pensar a lo grande", dijo Durkin. "Estas conversaciones iniciales se convirtieron en un ambicioso objetivo: observar partículas que se hunden con un nuevo instrumento innovador".
El equipo determinó que necesitaba un instrumento capaz de fotografiar partículas en suspensión de entre decenas de micrómetros y unos pocos centímetros de tamaño, recopilar datos con una frecuencia de hasta un segundo y operar en las profundidades marinas durante más de un año.
Los ingenieros de MBARI se pusieron manos a la obra para desarrollar el sistema de imágenes SINKER. Identificaron las mejores cámaras para usar y luego diseñaron un chasis, placas de circuitos y carcasas subacuáticas. La mayoría de los componentes de SINKER fueron fabricados desde cero internamente por técnicos y operarios en el taller mecánico de MBARI.
Imagen: El observatorio oceánico cableado de MBARI proporciona a SINKER energía continua para que los investigadores puedan recopilar datos durante largos periodos, transformando así los esfuerzos por monitorear el transporte de carbono desde la superficie hasta las profundidades marinas. Crédito: MBARI
Un gran avance
SINKER combina múltiples sistemas de imagen para ofrecer una detallada visión de los procesos biológicos y físicos que influyen en el hundimiento del carbono.
A medida que las partículas se hunden a través de un tubo colector central, tres cámaras toman fotografías para medir su velocidad de hundimiento. Tras depositarse en una placa colectora, dos cámaras orientadas hacia arriba toman fotografías para que los investigadores puedan medir el tamaño, la forma y la composición de cada partícula. Cada dos horas, un cepillo limpia la placa de imagen para evitar que se obstruya completamente con demasiadas partículas.
"SINKER aprovecha las herramientas y tecnologías desarrolladas en el MBARI durante la última década", afirmó el ingeniero eléctrico sénior Paul Roberts. "Esta solución representa un avance tecnológico significativo en la medición de una amplia gama de variables relacionadas con las partículas de carbono que se hunden".
"Medir múltiples variables a la vez nos permite recopilar detalladas observaciones biológicas cuantitativas de la exportación de carbono", dijo la investigadora principal Crissy Huffard. "Las cinco cámaras de SINKER nos brindan muchas vistas diferentes de las partículas que se hunden, lo que esperamos que nos ayude a responder preguntas fundamentales sobre el secuestro de carbono en el océano".
Imagen: El nuevo sistema de imágenes SINKER del MBARI proporciona observaciones en tiempo real de las diminutas partículas de nieve marina que impulsan el almacenamiento de carbono en las profundidades oceánicas, lo que ayuda a subsanar importantes lagunas en nuestro conocimiento del ciclo del carbono de la Tierra. Imagen: Lila Luthy. Crédito: 2025 MBARI
¿Qué sigue?
Los investigadores del MBARI desplegaron SINKER por primera vez en julio durante un crucero a bordo del buque de investigación Rachel Carson. Anclado en el fondo marino y alimentado por el observatorio oceánico cableado del MBARI, SINKER recopila continuamente datos de un sitio de investigación situado justo a las afueras de la Bahía de Monterey a una profundidad de 900 metros (aproximadamente 3.000 pies) y luego transmite esos hallazgos a la costa, brindando a los investigadores una ventana al océano profundo.
El equipo planea recuperar el sistema en diciembre, analizar los datos y realizar los ajustes necesarios en el diseño del instrumento. Una vez finalizado este proceso, tienen previsto volver a desplegar SINKER durante al menos un año, o incluso más.
"El objetivo a largo plazo es que SINKER esté conectado durante muchos años para poder comprender cómo cambia el flujo de carbono a lo largo del tiempo, tanto día a día como a lo largo de las estaciones", dijo Durkin. "En algún momento, esperamos poder llevar esta tecnología a otros observatorios conectados por cable para poder empezar a comprender la exportación de carbono en una variedad de entornos oceánicos diferentes".
Un mayor conocimiento sobre el carbono que se hunde ayudará a los investigadores a comprender mejor cómo regula el océano el clima de la Tierra y a predecir cómo las condiciones oceánicas cambiantes afectarán la vida marina y los ecosistemas. Los datos de SINKER proporcionarán información valiosísima que los responsables políticos necesitan para fundamentar la toma de decisiones sobre el océano.
