Deniz tabanında bir araştırma laboratuarı

Araştırma için tasarlanmış denizaltıların sayısı iki elin parmaklarını geçmez, ancak bunların içinde Alvin’in özel bir yeri var. 1960larda inşa edilen Alvin,  günümüze kadar dönemin bilimsel ihtiyaçları doğrultusunda üç önemli renovasyon geçirmiş. Bunların sonuncusu henüz 2014’de gerçekleşen ve Alvin’in eskisinden yüzde 40 daha fazla hacme sahip yeni bir titanyum küreye kavuşmasını sağlayan yenileme. Daha da önemlisi, yeni Alvin’in bilimsel örnekleme ve yeni sensörlerle entegre olma kapasitesi çok artmış durumda. Derinde dalış sırasında sensör verileri ve çeşitli kamera açılarıyla denizaltının içinde adeta veriye doyuyorsunuz.

Her türlü doğa arazi çalışması yapanlar bilir, doğada örnekleme yapma meşakatli bir iştir, üstelik örneklerinizi laba getirip analiz edene kadar örneklerin kompozisyonunun değişmesi e cabası. Biyolojik bir örnekleme yaptıysanız da RNA gibi çabuk bozulan bir molekülü için daha da özel örnekleme yöntemleri düşünmeniz gerekir. Bu tip biyolojik örnekleri yerinde, yani ‘in situ’ dediğimiz yaklaşımla toplamak henüz çok yeni araştırılıyor. Ancak in situ olarak kimyasal ölçümler yapmak bir yere kadar mümkün, ama derinlik ve dolayısıyla basınç arttıkça bu da zorlaşabiliyor. Üstüne üstlük hidrotermal kaynaklar gibi, sıcak ve kimyasal kompozisyonu çok farklı olan hidrotermal su ile soğuk dip sularının hızlıca karıştığı ve değişkenliğin çok fazla olduğu habitatlar için yerinde ve yüksek frekansta ölçüm yapmak daha da önem kazanıyor.

Aslında çoğu laboratuvar ölçüm tekniğini basınca dayanıklı bir hazneye koyup in situ bir ‘sensör’ olarak adapte etmek mümkün. Ancak, derinde çalışacak bir kimyasal sensör için başka parametreler de var düşünecek. Örneğin, tekniğin yüksek çözünürlükte ve hızlı (en fazla saniyeler içinde) ölçüm alması lazım. Kalibrasyonların basınç ve sıcaklıkla öngörülebilecek/geri dönüşlü şekilde değişmesi de gerekli. Bunlara ek olarak, sensör sisteminin az güç harcaması ve hacim/ağırlık olarak da minimal olması lazım – zira Alvin sepet fotograflarımızdan da anlamış olduğunuz üzere denizaltının aşağı götürebileceği şeylerin hacmi sınırlı.

Biz bu seferde, yukarıdaki gerekliliklerin çoğunu karşılayan elektrokimyasal bir sensör seti kullanıyoruz. ‘Voltammetri’ adı verilen bu elektrokimyasal metodta üç iletken elektrot kullanıyor, bunların arasında uyguladığımız potansiyel fark sonucu oluşan akım eğrilerine bakıyoruz. Sensörümüz aynı anda oksijen, hidrojen sülfür, demir ve manganezin çeşitli bileşiklerini ölçebiliyor, böylece herbiri için ayrı ayrı sensör yerleştirmek yerine bir taşla birkaç kuş vurmuş oluyoruz.

Hidrotermal habitatlarda bu sensörle epey veri topladık. Elde ettiğimiz bulgular bize biyolojik toplulukların değişen sıcaklık ve oksijen/hidrojen sülfür karışımlarına göre nişler işgal ettiklerini ortaya koyuyor. Örneğin midyeler (Bathymodiolus thermophilus) bol oksijen ve çok az hidrojen sülfürün aynı anda olduğu habitatları tercih ederken, hemen yanıbaşındaki Riftia ise daha sıcak ve hidrojen sülfürü bol ortamda bulunuyor.  Ancak, bu ortamlar çok değişken. Geçmiş yıllara göre habitatlarda sıcaklıklar ve hidrojen sülfür seviyelerinin azaldığını farketmeye başladık, bu da midyelerin Riftia habitatlarını ele geçirmeye başlamasını açıklıyor. Müthiş dinamik bir ekosistem burası!

Voltammetri sistemini sualtına ve derin denize adapte eden isimler bu seferde. George Luther (aşağıdaki resim, en solda) uzun yıllardır bilimsel olarak tekniğin değişik bileşiklere uygulanması araştırmalarına liderlik ediyor. Don Nuzzio (sagda), sahibi olduğu şirket ile masaüstü elektrokimyasal cihazlar yanında in situ elektrokimyasal sensörlerin donanımını geliştiriyor. İkisinin beraber çalışmaya başlamaları 40 yılı buluyor, ve elektrokimyasal sensörün ilk versiyonuyla ilk Alvin dalışları 1999’da gerçekleşmiş. Daha sonra bu teknik Karadeniz de dahil olmak üzere birçok denizel habitatta uygulandı, ama tekniğin geliştirilmesi için itici gücün derin deniz hidrotermal kaynaklara dair temel bilimsel sorular ve buraları keşif güdüsü olduğunun burada altını çizmemiz gerek. Bu küçük hikaye de geniş  uygulamaları olabilecek teknolojileri geliştirmek için temel bilimsel sorulardan, tüm gezegeni ilgilendiren süreçlerden uzak kalmamak gerektiğini bize hatırlatıyor.

Alvin’in çektiği tüm görüntüler University of Delaware-George Luther / NSF / DSV Alvin / WHOI izinleriyle blogumuzda paylaşılmaktadır. 

 

“Deniz tabanında bir araştırma laboratuarı” için 2 yanıt

  1. Ülkemizin de böylesi gelişmiş araştırma olanaklarına ulaşması dileklerimle….

Yorumlar kapatıldı.