Brutaal winderig. Onvoorstelbaar koud. Verontrustend geïsoleerd.

Dit is de Antarctische Oceaan in de winter. Het is de laatste plaats waar iemand zou willen zijn - tenzij je een mysterie over klimaatverandering probeert op te lossen.

Een internationale bemanning van wetenschappers, waaronder de noordoostelijke afgestudeerde student Alek Razdan, is onlangs teruggekeerd van een expeditie van twee maanden naar de Rosszee voor de kust van Antarctica. Razdan werkt samen met Noordoost-professor Hanumant Singh, die een ander lid van de bemanning ontwierp en bouwde:de Jaguar, een autonoom onderwatervoertuig.

De onderzoeksgroep vertrok vanuit Nieuw-Zeeland aan boord van de Nathaniel B. Palmer, een type schip dat een ijsbreker wordt genoemd en dat door gletsjerwater kan breken. De expeditie was de eerste die ooit een onderwaterrobot in de Antarctische Oceaan heeft ingezet tijdens de winter.

"Old school" meting krijgt een upgrade

Het doel van de reis was om zee-ijs te bestuderen. Enorme lagen zee-ijs helpen de aarde af te koelen door de zonnestralen weg te reflecteren. Als het ijs zich vormt, het produceert dichte wateren die diep in de oceaan zinken en onderwaterstromen aandrijven die warmte over de hele wereld verplaatsen, regelen van temperaturen en klimaten.

Op de meeste plaatsen op aarde, zee-ijs krimpt. Op Antarctica, het lijkt uit te breiden. Deze expeditie probeerde erachter te komen waarom. Maar om een ​​compleet beeld te krijgen van dit raadsel, onderzoekers moeten de onderkant van de zee-ijskappen zien en meten.

traditioneel, dit is gedaan door een gat in het ijs te boren en een verzwaarde koord naar beneden te laten vallen om metingen te doen.

"Het is nogal ouderwets, "zei Singh. "We gingen naar buiten en veranderden dat een beetje."

Dat is waar de Jaguar om de hoek komt kijken. Het robotvoertuig stortte in een van de koudste wateren op aarde, tijdens de meest verraderlijke tijd van het jaar. Razdan, PhD'21, was verantwoordelijk voor het helpen monteren, aanwenden, en herstel het voertuig. Hij genereerde ook 3D-kaarten van sonargegevens die door de Jaguar waren verzameld.

"Het is een project met een zeer hoog risico, dus er is een grote kans dat je gaat falen, "zei Singh. Echter, de Jaguar - en zijn handlers - zijn geknipt voor dit soort dingen. Singh, die de afgelopen 10 jaar 16 AUV-missies heeft voltooid, heeft een reputatie van succes.

Antwoorden vinden en betere vragen stellen

In een paper gepubliceerd in Wetenschap Robotica , Singh en zijn collega's beschrijven het hoogtepunt van alle gegevens die ze tot nu toe hebben verzameld, schrijven, "Dit is de meest uitgebreide en de enige 3D-weergave met hoge resolutie van de Antarctische zee-ijsmorfologie tot nu toe."

De kaarten die ze maken tonen een kant van zee-ijs die onzichtbaar was, tot nu. Onder het wateroppervlak, er zijn vervormingen die ouderwetse boormetingen niet konden verklaren. Onderzoekers weten nu dat op veel gebieden, zee-ijs is dikker dan eerder werd gedacht. Er is ook veel meer regionale variabiliteit dan iemand wist.

"Als je het hebt over de toename van zee-ijs op Antarctica, het is eigenlijk de verkeerde vraag. Dat was echt naar huis gereden door deze specifieke cruise, " zei Ted Maksym, een wetenschapper bij de Woods Hole Oceanographic Institution die samenwerkte met Singh. Hij legde uit dat hoewel een deel van het zee-ijs op Antarctica uitdijt, in andere regio's, het krimpt. Dat roept de vraag op, waarom zijn er zulke grote en contrasterende regionale verschillen in het gebied?

Dit is het mysterie waar Maksym en Singh nu aan werken. Ze zijn van plan om nieuwe robots te bouwen die voor langere tijd in de oceaan kunnen blijven en meer data kunnen verzamelen. Net als de Jaguar, deze voertuigen moeten goedkoop zijn, omdat de kans groot is dat ze verloren gaan. Maar dat ontmoedigt Singh en Maksym niet.

"Ted blijft me altijd pushen, " zei Singh. "Ik zeg hem, 'je geeft me al mijn grijze haren!' Het is een goede dynamiek."

Sluit gesprekken in de kou

De meeste onderzoeksteams blijven in de winter uit de buurt van de Antarctische Oceaan, en het is gemakkelijk voor te stellen waarom. Bij elke bocht loert gevaar.

"Het waait de hele tijd stormachtige wind - tot 70 knopen - en we kunnen alleen inzetten bij winden van minder dan 25. De temperatuur kan zo laag zijn als min 40 graden Fahrenheit, ' zei Singh.

Met temperaturen die zo koud zijn, het is mogelijk dat ijs rond het schip bevriest, iedereen aan boord vast te houden voor maanden totdat er hulp arriveert. De Nathaniel B. Palmer kan door eenjarig ijs snijden, maar alleen een nucleaire ijsbreker kan door meerjarig ijs heen snijden, en er zijn er minder dan 10 in de wereld.

Razdan beschreef een angstaanjagend moment toen een ander bemanningslid een peilstok in de sneeuw stak en zag hoe een enorm ijs barst onder zijn voeten. Op een eerdere expeditie, Singh zei dat hun schip vast kwam te zitten in het ijs en begon te hellen, of naar één kant kantelen.

Het extreme weer vereist ook dat wetenschappers zoveel lagen opstapelen dat basistaken bijna onmogelijk worden. "Ik had me niet kunnen voorstellen hoe hard de kleding alles zou maken, van wandelen, om te praten, om bouten en moeren buiten vast te schroeven, " zei Razdan. Maar ondanks de uitdagingen, hij voegde toe, "Als ik nog een kans had om te gaan, Ik zou er zo op springen."