Gebundeld in lagen dekens voor warmte, Laura Zinke ging zitten voor een rit van twee uur naar de bodem van de oceaan. De temperatuur daalde aanzienlijk toen zij en haar collega's de diepte passeerden die nog steeds door zonlicht wordt beschenen, en het zou blijven dalen als een ingenieur het Alvin-onderwateronderzoeksschip dieper en dieper naar de zeebodem manoeuvreerde. Door een kleine patrijspoort, Zinke zag fluorescerende wezens voorbij vliegen.

"Uit het raam kijken was als staren naar de nachtelijke hemel, maar de sterren bewegen, " zei Zinke, die werkt aan haar Ph.D. in mariene biologie en biologische oceanografie bij USC Dornsife.

Haar afdaling naar de diepe biosfeer - een habitat bestaande uit de oceaanbodem bestaande uit sediment vol met microben en de onderliggende rotsachtige onderzeese bodem - maakte deel uit van een wetenschappelijke onderzoekscruise naar de Dorado Outcrop. De rotsachtige bergkam ligt 125 mijl uit de westkust van Costa Rica, ongeveer twee mijl onder het oppervlak van de oceaan. Haar missie was om water- en sedimentmonsters te verzamelen om terug te nemen voor testen en om gegevens te verzamelen over de microben die rond de site leven.

Als onderzoeksassistent verbonden aan het Center for Dark Energy Biosphere Investigations (C-DEBI), hoofdkantoor bij USC Dornsife, Zinke's onderzoek zal ertoe bijdragen dat wetenschappers meer inzicht krijgen in de diepe biosfeer.

"Als we aan de oceaan denken, de meeste mensen denken aan het oppervlak van de oceaan en de kustomgevingen dicht bij de kust, " zei Jan Amend, directeur van C-DEBI en hoogleraar aardwetenschappen en biologische wetenschappen. "Maar het grootste deel van de oceaan ligt niet dicht bij de kust, en het meeste is niet aan de oppervlakte."

De oceaan bedekt ongeveer 70 procent van de aarde, gemiddeld twee mijl naar beneden reiken. Aan de onderkant, de zeebodem meet nog eens zes mijl of meer diep op zijn dikste punten, waardoor het een van de grootste habitats op aarde is - en een van de moeilijkst te verkennen.

"Het is een grote operatie die lijkt op een NASA-missie, Echt, ' zei Amend.

En net als NASA, C-DEBI heeft, vanaf de oprichting in 2010, trachtte het bereik van de mensheid uit te breiden naar deze onontgonnen grens. De onderzoekers van het centrum hebben het tot hun missie gemaakt om dit ecosysteem te begrijpen, van het modderige sediment tot de micro-organismen die de onderzeese bodem hun thuis noemen.

"We willen weten wat voor soort organismen die ruimten bewonen. Hoe zijn ze vergelijkbaar of verschillend van organismen die we kennen uit de open oceaan of de oppervlaktewereld? Hoeveel zijn het er? Hoe worden ze verspreid? Hoe divers zijn deze gemeenschappen ?" zei Amend.

Omdat het ecosysteem onder de zeebodem zo groot is, het heeft vrijwel zeker invloed op het wereldklimaat, volgens Julie Huber, C-DEBI associate director en associate scientist bij het Marine Biological Laboratory in Massachusetts.

"We proberen de rol te begrijpen die deze microben spelen in enkele van de meest elementaire geochemische processen en hoe ze het milieu van onze planeet beïnvloeden, " ze zei.

C-DEBI is een door de National Science Foundation gefinancierd wetenschappelijk en technologisch centrum onder leiding van 10 wetenschappers, inclusief Amend en Huber, die acht instellingen in de Verenigde Staten vertegenwoordigt. Het is ook het vlaggenschip voor wetenschappers die de diepe biosfeer bestuderen. Het centrum biedt beurzen en beurzen, evenals een robuust "K tot grijs" onderwijsprogramma dat STEM-onderwijs bevordert voor zowel professionals als beginners.

Sinds de lancering, onderzoek van C-DEBI-wetenschappers heeft geleid tot baanbrekende ontdekkingen die de basis leggen voor het begrijpen van het leven onder de oceaan.

Een recente studie gepubliceerd door Doug LaRowe, universitair docent (onderzoek) aardwetenschappen bij USC Dornsife, voor het eerst mariene sedimenten op wereldschaal gekarakteriseerd. Zijn werk leverde een schatting op van de totale hoeveelheid zeesediment in de oceanen, de gemiddelde dikte van de sedimentdeken, een schatting van hoeveel water er in die sedimenten zit, en de temperatuur van de sedimenten en het water op de oceaanbodem.

Deze cijfers zijn ongelooflijk nuttig voor onderzoekers omdat ze fundamentele wetenschappelijke informatie bieden die helpt bij het vaststellen van basisbegrippen van de diepe biosfeer, uitgelegd Wijzigen, die samenwerkte met LaRowe. Bijvoorbeeld, ze ontdekten dat de geschatte hoeveelheid water die vastzit in mariene sedimenten bijna drie keer zo groot is als die in alle gletsjers en ijskappen over de continenten.

"Zee sedimenten blijken het op een na grootste waterreservoir te zijn na de oceaan, Amend zei. "Ze zijn een verre tweede - ongeveer vijf procent van de hoeveelheid oceaanwater - maar nu kunnen we beginnen met het stellen van vragen over de uitwisseling van water van de oceaan naar de sedimenten en de uitwisseling van massa, voedingsstoffen, energie, organismen. Het is enorm voor ons wetenschappers."

In een ander belangrijk onderzoek C-DEBI-onderzoeker Steve D'Hondt van de Universiteit van Rhode Island bracht een lang bestaand begrip van mariene sedimenten in diskrediet. Wetenschappers geloofden dat oceaansedimenten geen meetbare zuurstof bevatten onder een paar centimeter. Kijkend naar monsters van een breed scala aan locaties, D'Hondt ontdekte dat zuurstof was, in feite, nog steeds meetbaar tot aan de rotsachtige kelder op sommige locaties, hoewel niet allemaal.

Dat is belangrijk omdat het betekent dat de organismen die in die sedimenten leven, zuurstofgebruikers kunnen zijn. "Het type metabolisme dat ze uitvoeren is anders dan wat we vroeger dachten, "Zei Amend. "Dat was echt een, echt een grote vondst."

Vooruit kijken, Amend zei dat C-DEBI-onderzoekers hun werk zullen richten op het begrijpen van het microbiële leven van de diepe biosfeer.

Deze stappen zijn cruciaal voor wetenschappelijke ontdekkingen, maar ook om een ​​andere reden, zei Huber.

"Het is het soort wetenschap dat tot de verbeelding van mensen spreekt en dat is zo belangrijk bij het opleiden van de volgende generatie wetenschappers." Die houden van Zinke.

"Vóór C-DEBI was er geen centraal orgaan dat zei dat de diepe biosfeer belangrijk is, en we moeten het gaan bestuderen, "Zei Zinke. "Maar we kijken naar de echt fundamentele wetenschappelijke vragen die veel betekenen in termen van hoe het leven evolueert, en hoe oceaanchemie onze wereld beïnvloedt.

"Het was echt fantastisch om deel uit te maken van deze onderzoeksstructuur."