Au large de la côte nord de Maui, deux sous-marins en forme de torpilles exécutent une danse complexe dans une colonne d'eau en rotation. Alors que le tourbillon tourne dans le sens antihoraire, tirant les sédiments et les éléments nutritifs des profondeurs, un de ces véhicules autonomes sous-marins à longue portée flotte flottant patiemment, recueillant des échantillons de la vie microbienne au sein de la colonne, tandis que l’autre se propage par tours, testant la salinité et la température. de l'eau. À bord d’un navire à proximité, les océanographes de l’Université d’Hawaï surveillent et, le cas échéant, modifient les trajectoires des véhicules.
Le projet est une collaboration entre l'Université d'Hawaii à Manoa, le Schmidt Ocean Institute et le MBARI (Institut de recherche sur l'aquarium de la baie de Monterey) pour prélever des échantillons d'eau, séquencer les génomes de la vie microscopique et utiliser ces données pour mieux comprendre la les couches verticales d'eau dans ces tourbillons et leur impact sur la productivité de l'océan, y compris la chaîne alimentaire, ainsi que sur la production et le stockage de carbone. Les microbes, y compris le phytoplancton photosynthétisant, peuvent absorber le dioxyde de carbone et l’entraîner profondément dans l’océan, mais peuvent également produire d’autres gaz à effet de serre.
“Ce ne sont pas des joueurs peu. Les microbes présents dans les océans contrôlent les cycles élémentaires et constituent la base de la chaîne alimentaire. De manière générale, ils jouent un rôle très important dans l'océan », a déclaré Ed DeLong, professeur d'océanographie à l'Université d'Hawaii. «C'est ce genre d'interaction physique-biologique, ces tourbillons en rotation, qui peuvent apporter des nutriments et provoquer la prolifération de phytoplancton, que nous essayons de comprendre. Ces tourbillons peuvent probablement avoir une grande influence sur la productivité de l'océan, sur la quantité de végétation, sur la qualité de la croissance des forêts. C'est vraiment difficile à étudier et pas si bien compris. ”
DeLong, aux côtés de Dave Karl, professeur à l'Université d'Hawaï, sont les principaux enquêteurs du premier voyage des véhicules sous-marins autonomes à long rayon d'action. Bien que DeLong étudie depuis longtemps les communautés microbiennes dans l’océan, le temps et les coûts nécessaires à l’envoi d’un navire pour prélever des échantillons ont limité la quantité d’informations qu’il peut recueillir. Avec le financement de la Fondation Simons, Karl et lui ont collaboré avec MBARI pour la conception des véhicules. Ils ont terminé leur première mission de deux semaines le 24 mars et sont partis pour deux semaines supplémentaires. Ils resteront près ou dans le tourbillon qui tourne actuellement dans le sens anti-horaire à une centaine de kilomètres au nord de Maui. Tout en utilisant le voyage comme une pratique pour les véhicules, les chercheurs visent à obtenir une série d'instantanés en quatre dimensions de l'eau et des microbes pour montrer comment leurs communautés et leurs actions évoluent au fil du temps.
Les véhicules ont terminé leur première mission de deux semaines et viennent de partir pour deux semaines supplémentaires. (Thom Hoffman, Institut océanographique Schmidt) D'une longueur maximale de 10 pieds et d'un diamètre de 12 pouces, les robots ressemblent suffisamment à des torpilles pour porter le label "PAS UNE ARME". (L'équipe en a fabriqué trois, mais deux seulement ont été déployés.) Un seul accessoire, alimenté au lithium batteries ioniques, les conduira jusqu'à 600 km avec une charge. Une connexion par satellite aide à contrôler les manœuvres et des paquets de données plus volumineux sont transmis lorsque les véhicules se trouvent à portée de données Wi-Fi ou cellulaires. À l'intérieur, vous trouverez une version plus petite d'un processeur d'échantillons d'environnement (ESP) disponible dans le commerce, construite par les ingénieurs de MBARI.
Jim Birch, qui gère le programme ESP chez MBARI, a également participé à la conception et à la construction des véhicules sous-marins. Cela impliquait de minimiser la traînée et la consommation d'énergie, ainsi que de mettre en œuvre un bloc-batterie coulissant (pour déplacer la masse vers l'avant / l'arrière et incliner le nez vers le haut ou le bas) et une vessie externe, extensible à l'huile, pour modifier la flottabilité. Les appareils peuvent être déployés rapidement pour repérer les tourbillons vus d'un satellite et peuvent voyager sereinement sous une tempête. L'option de flottabilité neutre les rend bien adaptés pour flotter dans les tourbillons, mais ce n'est pas la seule situation où ils pourraient être utiles. Ils offrent des alternatives plus actives aux appareils moins mobiles, comme les 4 000 Argos flottants en forme de bouée exploités par l’Université de Californie à San Diego, qui coulent et s’élèvent dans le plan vertical. Les planeurs de vagues et les drones à voile naviguent à la surface, mais ne peuvent pas examiner les couches océaniques plus profondes. La Woods Hole Oceanographic Institution exploite une poignée de véhicules autonomes, dont certains très profonds et d'autres qui bougent sans propulsion, reposant sur une vessie remplie d'huile et semblable à celle du dispositif MBARI, la grande différence étant la combinaison du Hawaii / Échantillonneur ESP longue portée et véhicule MBARI. Il y a déjà tellement de véhicules autonomes sous-marins sans équipage qu'en 2012, The Economist a publié un article intitulé «20 000 collègues sous les mers» sur des planeurs marins à moteur tels que celui de Woods Hole.
«Étudier l'océan, c'est comme étudier Mars ou Jupiter», explique Birch. «Nous pouvons y aller un peu plus souvent, mais l'environnement est rude et difficile, et envoyer des robots qui peuvent rester pendant une longue période par rapport à ce que nous faisons maintenant constitue un énorme pas en avant. Cela va transformer l'océanographie.
