ANN ARBOR– El primer vehículo submarino del mundo diseñado específicamente para recoger muestras biológicas y químicas a distintos niveles de profundidad del océano completó con éxito las pruebas fuera de la costa de Nueva Inglaterra el 9 de julio del 2017. El nuevo vehículo submarino autónomo, llamado Clio, ayudará a los científicos a entender mejor el funcionamiento interno del océano.

Clio tomó muestras de la columna de agua oceánica, una columna conceptual que va de la superficie del océano al fondo marino. 

Desarrollado en una colaboración de ingeniería entre Woods Hole Oceanographic Institution y la Universidad de Texas Valle del Río Grande, y en colaboración científica con la Universidad de Michigan, Clio mejorará la eficiencia del muestreo y reducirá el tiempo y costo de amplios estudios biogeoquímicos que son necesarios para entender patrones y ciclos de la cadena alimentaria marina y el papel que desempeñan los océanos en el clima de la Tierra.

“Esta nueva herramienta de investigación nos permitirá recoger más rápida y eficientemente las muestras que necesitamos para entender cómo los microbios median el ciclo de los elementos, tales como el carbono, en los océanos”, dijo el microbiólogo marino en la Universidad de Michigan Gregory Dick, un miembro del equipo.

“Queremos saber, por ejemplo, cómo los microorganismos del océano van a responder a los cambios globales, incluyendo el aumento de las temperaturas, el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera, y el aumento de la acidez del océano”, dijo Dick, profesor asociado en el Departamento de la Tierra y Ciencias del Medio Ambiente y en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva en la U-M.

“El objetivo a largo plazo de Clio es reducir las barreras para completar una encuesta mundial de la microbiología y bioquímica marina”, añadió John “Chip” Breier, jefe científico de las pruebas e investigador principal del proyecto de la Universidad de Texas Valle del Río Grande. “En última instancia, las capacidades del vehículo ampliarán en gran medida la capacidad de observación de nuestra flota de investigación oceanográfica.” 

Una vez que es posado en la superficie, Clio -que se sumerge verticalmente- se impulsa hacia al lecho marino usando un par de propulsores. Se detiene en una serie de profundidades pre-programadas durante su ascenso.

La estudiante de doctorado en la U-M Sharon Grim participó en las pruebas en julio y trajo muestras que serán analizadas en el laboratorio de Dick, donde extraerán y secuenciarán muestras de ADN y ARN. Los investigadores están interesados en todos los microorganismos marinos, incluyendo bacterias, arqueas y eucariotas microbianas, así como los virus que las infectan.

“Este análisis nos dará el panorama general de los tipos de microbios, metabolismos potenciales, y las actividades en la columna de agua. Entonces podemos vincular esta muestra instantánea microbiana con los nutrientes, metales y proteínas que también recogió para entender el papel de los microbios” en el ecosistema global, dijo Grim.

El vehículo submarino autónomo, o AUV por sus siglas en inglés, es aproximadamente del tamaño de un refrigerador grande, puede sumergirse hasta una profundidad máxima de 6.000 metros (3,7 millas) y puede funcionar bajo el agua durante 12 a 14 horas seguidas. Clio vuelve entonces a la superficie con filtros que representan cientos de litros de agua de mar que los oceanógrafos pueden utilizar para medir la diversidad genética y funcional de los microorganismos marinos, así como los nutrientes que controlan su diversidad.

“Clio ocupa un espacio de diseño único,” dijo Mike Jakuba, ingeniero principal en WHOI y un investigador principal en el proyecto. “Los AUV se diseñan típicamente para viajar horizontalmente en el fondo del mar y para estudiar a una profundidad relativamente constante. Por el contrario, Clio debe viajar verticalmente en el agua y tomar muestras durante largos períodos de tiempo a muchas profundidades separadas por cientos a miles de metros.”

En la actualidad, los investigadores reúnen estos tipos de muestras marinas usando instrumentos que funcionan con baterías, que son bajados a varias profundidades del océano con un alambre. Los instrumentos succionan agua de mar a través de un filtro que captura las partículas. Cuando están de vuelta en cubierta, las cabezas que contienen los filtros se retiran y se llevan a un laboratorio para su análisis.

En expediciones mayores en que se revisan cuencas oceánicas enteras, Clio puede estar en el agua realizando un muestreo, mientras que los investigadores pueden los métodos tradicionales al mismo tiempo.

Para demostrar esta capacidad durante las pruebas de mar a principios de este mes a bordo del R/V Neil Armstrong, el equipo desplegó un instrumento de cable estándar que mide la conductividad, temperatura, y profundidad, mientras que Clio filtró simultáneamente muestras a profundidad.

Durante la expedición, Clio completó cinco inmersiones, incluyendo dos inmersiones a 2.000 metros (1,2 millas) y filtró a más de 1.000 litros (264 galones) de agua de mar de nueve profundidades diferentes para el análisis microbiológico y bioquímico.

“Desde la perspectiva de muestreo, tuvimos que diseñar un sistema que era lo suficientemente versátil como para satisfacer las necesidades científicas de una amplia comunidad, lo suficientemente simple para operar rápidamente y con poco entrenamiento, y lo suficientemente compacto para caber en el AUV- ciertamente un reto”, dijo Breier, un profesor asociado en la  Universidad de Texas Valle del Río Grande y científico adjunto en el WHOI.

Los miembros del equipo esperan que las encuestas de Clio se puedan utilizar para ampliar los esfuerzos de muestreo existentes, tales como el estudio GEOTRACES -un estudio internacional de larga ejecución para medir y estudiar una amplia gama de elementos, isótopos, y productos químicos en el océano.

Clio se someterá a un año de pruebas científicas en Bermuda a partir de abril del 2018. Los fondos para el diseño y desarrollo de Clio fue proporcionado por el Programa para la Tecnología Oceánica y Coordinación Interdisciplinaria de la Fundación Nacional de Ciencia y la Fundación Gordon y Betty Moore Foundation.

Gregory Dick

Woods Hole Oceanographic Institution

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