Celebrazione dei sessant'anni di scienza polare

Quest'anno celebra 60 anni di scienza di successo. Mentre la sua nuova nave da ricerca, la RRS Sir David Attenborough, si dirige verso l'Antartide per una nuova stagione scientifica, Elaine Fitzcharles, Senior Lab Manager, spiega cosa comporta la cre

Il Regno Unito ha una lunga storia di scoperte antartiche e sforzi scientifici e il British Antarctic Survey è stato formalmente istituito nel 1962, ma da allora si è evoluto in termini di dimensioni e portata in modo significativo. Ora opera a Cambridge, in Antartide e nell'Artico.

La realizzazione di ricerche interdisciplinari leader a livello mondiale nelle regioni polari richiede capacità e know-how logistici estesi e specialistici. BAS impiega circa 500 persone in ruoli scientifici, operativi e di supporto con esperienza in una vasta gamma di discipline. Ha cinque stazioni di ricerca nell'Antartide, di cui due nella Georgia del Sud subantartica, insieme a una stazione di ricerca nell'Artico finanziata dal NERC e gestita e gestita da BAS. Ha anche molte navi e veicoli, tra cui la Royal Research Ship rinforzata dal ghiaccio - RRS Sir David Attenborough, e una flotta di aerei e veicoli appositamente adattati. La sua infrastruttura di ricerca polare serve i propri scienziati, così come altri della comunità scientifica internazionale. Rimanere in prima linea nell'esplorazione in queste regioni richiede anche attrezzature di ricerca di alta qualità.

La scienza in mare

La RRS Sir David Attenborough è una delle navi di ricerca polare più avanzate al mondo. La nave all'avanguardia è progettata per supportare la ricerca scientifica in ambienti estremi. Una vasta gamma di strutture, strumenti e laboratori scientifici specializzati consente studi sull'oceano, sul fondo marino, sul ghiaccio e sull'atmosfera

Elaine Fitzcharles, Senior Lab Manager, supervisiona lo sviluppo e il funzionamento di tutte le strutture di laboratorio all'interno del portafoglio BAS. Lei e il suo team erano responsabili dell'equipaggiamento dei laboratori della nuova nave. Ora è a capo della gestione dell'approvvigionamento e del buon funzionamento dei laboratori di bordo durante le spedizioni.

"In termini di strutture, la RRS Sir David Attenborough è più una stazione di ricerca galleggiante che una nave da ricerca", ha osservato. “La sua capacità è sorprendente. Abbiamo strutture a bordo che non abbiamo mai avuto prima. E può uscire in mare più a lungo di qualsiasi altra nostra nave, il che ci offre la possibilità di andare in aree in cui non siamo mai stati prima.

"La nave fornisce un'ottima piattaforma per il lancio di veicoli remoti, come droni, veicoli aerei senza equipaggio e sottomarini automatici ecc.." ha continuato. "Questi possono raggiungere aree più lontane senza effettuare un aumento significativo del consumo di energia, che è fondamentale per noi".

L'Antartide è uno dei pochissimi luoghi del pianeta in cui è ancora possibile trovare alcune cose naturali che le persone non hanno mai visto prima.

"È tremendamente promettente poter andare in posti nuovi, poter guardare sotto il ghiaccio e vedere cosa c'è sul fondo del mare", ha detto Elaine. “In qualità di biologo, è davvero emozionante sapere che abbiamo la capacità di fare cose che non abbiamo mai fatto prima con le nuove strutture a bordo. I nostri scienziati possono fare più analisi sulla nave. Quindi, ora possiamo analizzare materiale fresco, piuttosto che doverlo conservare. E gli scienziati possono ottimizzare la produttività del loro tempo attraverso crociere più lunghe”.

"Equipaggiare la nave è stato interessante per me perché prima ero abituata a lavorare nei laboratori a terra", ha osservato. “Devi capire la terminologia relativa alle navi, che è completamente diversa. E ci sono regole e regolamenti diversi che a volte richiedono un'interpretazione esperta".

Lavorare sulle onde

L'attrezzatura per il laboratorio doveva essere accuratamente selezionata e messa in sicurezza tenendo presente il movimento della nave. "Una delle più grandi considerazioni pratiche con qualsiasi attrezzatura è che devi davvero prendere in considerazione il movimento, così come la vibrazione della nave", ha spiegato Elaine. "Come nave, è una piattaforma molto stabile, ma si muove comunque."

Ci sono alcuni pezzi di equipaggiamento che non possono essere usati o si rivelano molto difficili da usare a bordo di una nave. Cose come gli equilibri non sono pratiche perché non c'è abbastanza stabilità per loro. Tutte le attrezzature del laboratorio devono essere fissate. E tutte le sostanze chimiche utilizzate nella ricerca devono essere mantenute in posizione.

"È un modo diverso di lavorare che richiede una grande preparazione", ha affermato Elaine. "Dobbiamo assicurarci che gli scienziati abbiano con sé tutto ciò di cui hanno bisogno durante la spedizione."

Attraverso una profonda considerazione delle loro esigenze e delle sfide che i loro scienziati devono affrontare, e in particolare delle questioni ambientali legate al lavoro all'interno del Trattato Antartico, BAS ha acquisito esperienza nella scienza sostenibile.

"Spesso veniamo avvicinati da altri scienziati che ci chiedono cosa sia meglio acquistare in materiali di consumo per la durata e l'ambiente", ha affermato Elaine. “Ci sono alcune cose che non possiamo portare in una spedizione. Ad esempio, il mercurio elementare, utilizzato in alcuni termometri. Cose del genere aggiungono un livello di complessità alla scienza della pianificazione”.

"Una delle più grandi considerazioni pratiche con qualsiasi attrezzatura è che devi davvero prendere in considerazione il movimento, così come la vibrazione della nave."

Design da laboratorio compatto

Le dimensioni e lo spazio sono particolarmente limitati su una nave senza possibilità di estendere fisicamente le strutture. Anche se la RRS Sir David Attenborough è una nave molto più grande delle precedenti navi da ricerca del British Antarctic Survey (RRS Ernest Shackleton e RRS James Clark Ross), le dimensioni sono ancora limitate.

"Dovevamo assicurarci di sfruttare al meglio lo spazio che abbiamo a bordo durante lo sviluppo, così come nell'uso quotidiano, quindi dotare il laboratorio della nave nel modo più compatto possibile era un problema", ha affermato Elaine. “Inoltre, ci siamo volutamente a prova di futuro. Questa nave è progettata per servire la scienza per i prossimi 25-30 anni. Quindi, dovevamo assicurarci di includere le cose giuste per il suo futuro.

Manutenzione delle apparecchiature di laboratorio in un ambiente marino La manutenzione delle apparecchiature richiede ulteriori considerazioni quando si opera in un laboratorio oceanico.

"Non puoi portare un ingegnere sulla nave quando è in spedizione, quindi devi assicurarti che gli scienziati a bordo abbiano scorte adeguate di materiali di consumo, eventuali parti di ricambio e di servizio, nonché manuali completi, " lei disse. “È essenziale avere un ottimo supporto da parte dei fornitori nel Regno Unito per qualsiasi riparazione che potrebbe essere necessaria mentre gli scienziati sono in mare. L'equipaggio della nostra nave è altamente qualificato, quindi le loro competenze sono disponibili a bordo, ma hanno bisogno del supporto dei fornitori per sapere come completare determinate riparazioni. E se un pezzo di equipaggiamento si guasta, potrebbero potenzialmente perdere un'intera stagione scientifica, il che è un duro colpo. Devono potersi fidare che saranno in grado di fornire la scienza".

“L'affidabilità è fondamentale. Abbiamo bisogno di fornitori affidabili. Dobbiamo sapere che le cose funzioneranno. Che le cose saranno dove devono essere quando necessario. Dobbiamo essere in grado di fidarci di ciò che stiamo inviando a bordo", ha continuato. "Alla fine della giornata, abbiamo la responsabilità di proteggere la sicurezza delle persone, quindi l'affidabilità in tutto è fondamentale".

Accesso limitato

La sfida più significativa per Elaine e il suo team è la necessità di lavorare in remoto, gestendo la scienza da Cambridge, nel Regno Unito, con un accesso limitato alla nave vera e propria.

"Abbiamo accesso alla nave due volte l'anno quando si trova nel Regno Unito", ha spiegato Elaine. “Dobbiamo assicurarci di avere tutto pianificato e preparato per tale accesso. Oltre a ciò, forniamo anche un supporto continuo alle persone sulla nave e anche nelle stazioni, ma la distanza è una sfida. È ciò che lo rende interessante, ma è comunque impegnativo. E dobbiamo anche affrontare restrizioni in termini di condizioni meteorologiche, che possono richiedere cambiamenti nei nostri piani all'ultimo minuto".

"Inoltre, COVID-19 è stata una sfida particolare, in termini di tentativo di spostare le persone da un lato all'altro del pianeta", ha aggiunto. "Stiamo ancora sperimentando gli effetti della pandemia e dobbiamo considerare come far salire e scendere le persone e tenerle al sicuro dal COVID?"

Attrezzatura di prova a bordo

La RRS Sir David Attenborough ha condotto prove scientifiche polari per testare le capacità scientifiche della nave per tutto febbraio e marzo.

"Quest'anno la nave stava effettuando prove in acqua polare, il che significa che gli scienziati a bordo testeranno la capacità della nave per garantire che disponiamo della migliore piattaforma per la scienza in futuro".

A bordo della nave ci sono esperti in oceanografia fisica, biologia pelagica e bentonica profonda, che studieranno rispettivamente la vita nella colonna d'acqua e la vita sul fondo del mare. Mentre altri esploreranno il "carbonio blu", il carbonio che viene catturato nell'oceano. Un altro gruppo sulla nave studierà l'influenza di tracce di metalli, come il ferro, sulla biologia polare. Inoltre, i dati oceanografici saranno raccolti durante tutta la stagione di ricerca antartica, in modo che BAS possa vedere come cambiano le correnti e monitorare i cambiamenti di temperatura e salinità.

"Sta cercando di vedere cosa sta succedendo in Antartide, perché questo ha un impatto sul resto del mondo", ha detto Elaine. "Tutto è collegato in qualche modo al cambiamento climatico, sia che si tratti di monitorare ciò che sta accadendo, o se stiamo osservando come le cose sono cambiate o come le cose possono adattarsi".

“Raccoglieremo molti campioni: acqua di mare, campioni di sedimenti dal fondo del mare e qualsiasi invertebrato nell'acqua. Di tanto in tanto prendiamo del pesce, ma sono soprattutto invertebrati marini. Dobbiamo sapere cosa abbiamo per capire l'attuale ecosistema ", ha affermato Elaine. “Riporteremo anche dalle stazioni tutto ciò che viene raccolto durante l'anno: piante, altri sedimenti, materiale come piume di uccelli marini, campioni di foche, come escrementi e guano di pinguino. E, naturalmente, anche il ghiaccio, questa volta.

Conservazione dei campioni

Per analisi più complesse, molti campioni devono essere conservati e riportati nel Regno Unito, o altrove per altre collaborazioni internazionali, per ulteriori studi.

“Dobbiamo riportare campioni a -80°C perché gli organismi antartici sono altamente adattati a vivere al freddo. Lo stoccaggio a -20°C non disattiva i loro enzimi e il materiale del campione si degraderà”, ha spiegato Elaine. “Alcuni degli organismi potrebbero essere ancora vivi a -20°C (in stato di ibernazione). Quindi, è fondamentale per noi avere una conservazione a -80°C come capacità, in particolare perché ora sono necessarie analisi più avanzate".

"Poiché abbiamo investito molto tempo e denaro affinché le persone raccolgano questi campioni, dobbiamo assicurarci di poter fornire le migliori condizioni per riportarli nel Regno Unito", ha aggiunto. “Abbiamo bisogno della massima affidabilità. Quando abbiamo scelto i congelatori a -80°C per il laboratorio della nave, abbiamo cercato efficienza energetica e doppi compressori per la massima affidabilità nelle prestazioni, perché se abbiamo un problema, siamo limitati in quello che possiamo fare. Quindi abbiamo dovuto bilanciare questi due elementi l'uno contro l'altro: l'efficienza energetica è fondamentale per noi e il sistema a doppio compressore fornisce ulteriore sicurezza".

BAS ha almeno due decadi di materiale conservato in congelatori a -80°C.

"Penso che il materiale più antico che abbiamo abbia circa 20 anni", ha detto Elaine. “Quindi, è un sacco di scienza che teniamo! È un record significativo. Riflette il valore di ciò che le persone fanno in termini di studi di monitoraggio a lungo termine per capire davvero come gli organismi nell'Antartide in particolare sono influenzati dai cambiamenti di temperatura e dai cambiamenti nei livelli di CO2, esplorare come stanno influenzando il loro metabolismo e indagare sulla loro genetica per cercare di capire l'impatto sulle specie chiave, come Krill.

"Il krill è la base fondamentale della catena alimentare per tutti i predatori superiori ed è un'area vitale in cui conduciamo molte ricerche a lungo termine", ha continuato. “I campioni devono tornare a -80°C, altrimenti si degraderanno. Si degrada nel momento in cui lo tiri fuori dal congelatore. Essere in grado di riportare il materiale e conservarlo a -80°C ci ha permesso di fare scienza che altrimenti non saremmo stati in grado di fare a causa degli organismi con cui lavoriamo".

Stoccaggio per il massimo valore scientifico

La RRS Sir David Attenborough ha a bordo ingegneri marini, data manager e specialisti IT, per garantire che la nave offra il meglio. E che qualsiasi cosa raccolta... dai campioni ai dati... è adeguatamente conservato, in modo che abbia il massimo valore scientifico.

"Per operare qualcosa su questa scala, hai bisogno di un team completo e diversificato per assicurarti di ottenere il miglior rapporto qualità-prezzo per quello che stai facendo", ha detto Elaine. "Dobbiamo assicurarci di integrarci davvero bene con i diversi team e con i fornitori, ma è un momento molto, molto eccitante per noi per vedere effettivamente la nave e il team realizzare il loro potenziale".