關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠產生關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
在南極洲冰冷的水域中乘坐破冰船數十年後，希望能更好地瞭解這個寒冷大陸及其周圍脆弱的生態系統，科學家們已經開始將資料收集工作委託給衛星制導的機器人潛艇。希望這些海洋滑翔機可以潛入數百米深處，並在水中停留數月之久，這將有助於解開浮游植物繁殖的秘密，它們每年滋養南極洲羅斯海中的生物幾個月，然後神秘地消失。
美國南方密西西比大學（U.S.M.）海洋科學系NASA斯坦尼斯航天中心的海洋科學教授弗農·阿斯珀說，南極洲既沒有綠色植物，周圍的水域也沒有大型藻類。“本質上，南極洲所有進食、生存和呼吸的生物都依賴於海洋中的浮游植物。”
這些繁殖將海洋從深藍色變為鬱鬱蔥蔥的綠色，大約在11月開始於羅斯海一個大型的冰間湖（冰中的開口），此時液態水暴露在陽光下。熱量使這個大約160公里乘320公里的區域的海面分層。（其範圍每年都有變化。）這使得微觀浮游植物得以繁殖。
阿斯珀說：“通常在1月份，繁殖情況良好，藻類瘋狂生長，然後突然停止。”“到一月中旬，藻類從水柱中掉落，水又變得清澈。我們想看看11月中旬和1月中旬之間有什麼不同。”研究人員已經確定，從11月繁殖開始到1月消失，水中的營養物質、陽光、水溫或分層都沒有明顯的差異。
數十年來，研究人員一直在前往這個冰間湖，在船舶探險期間研究浮游植物，或者從放置在水中的繫泊裝置收集資料。由於冰流阻止船隻在12月下旬（南部夏季開始）之前到達該區域，因此資訊不完整。（他們已經能夠藉助衛星影像確定繁殖開始的時間。）“很難研究繁殖的開始，”自1990年代初以來一直定期前往該地區的阿斯珀說。“如果你想從船上研究浮游植物，那就好像錯過了戲劇的第一幕。”
當前往美國南極計劃的麥克默多站的船隻報告說水有多綠時，人們開始對浮游植物繁殖感興趣。阿斯珀說：“我們有興趣瞭解南大洋周圍的生態系統，因為它是一個生產力極高的地方。”“鑑於整個生態系統都依賴於浮游植物，我們真的很想確定它們依賴於什麼。你可以延伸一下，說我們對此感興趣具有全球意義，因為我們想獲取基線資料來研究全球氣候變化，並且我們希望能夠監測事物的變化。”
去年年底，阿斯珀和來自美國南方密西西比大學、西雅圖華盛頓大學、弗吉尼亞州諾福克的老道明大學、弗吉尼亞海洋科學研究所和英國東英吉利大學的多元化同事團隊轉向機器人潛艇，以幫助更全面地瞭解浮游植物和周圍的水域。在國家科學基金會資助的一次旅行中，研究人員將兩架由馬薩諸塞州貝德福德的iRobot公司製造的海滑翔機無人水下航行器（UUV）投入羅斯海冰間湖。海滑翔機本質上是一枚尖頭的、長1.8米的黃色魚雷，帶有兩個後鰭，翼展為1米。無繫繩的海滑翔機在水中以大約每小時1.8公里的速度行駛，由浮力的變化而不是螺旋槳系統驅動。*
GPS制導的海滑翔機有時在100米深的冰下作業，儘管研究人員通常試圖避免將潛艇導向無法長時間獲得衛星訊號的冰下。當它們超出GPS範圍時，滑翔機使用推算定位（又稱“航位推算”）來計算其位置，並使用其最後已知的座標進行導航，直到它們可以重新浮出水面並重新建立GPS連線。最深的潛水深度約為500米，每次持續時間不超過三小時。
科學家們仍在解析滑翔機感測器收集的資料。電導率、溫度和深度(CTD)感測器用於測量水溫和鹽度，這將有助於研究人員計算其密度以及與來自其他位置的水混合的潛力。研究人員希望海滑翔機的三個光學感測器能夠揭示水的生物特性，包括氧氣含量和葉綠素的存在。
阿斯珀和他的同事並不是該地區唯一使用UUV研究浮游植物繁殖的研究人員。由羅格斯大學海洋學教授喬什·科胡特領導的團隊部署了自己設計的自主滑翔機，稱為RU26，以追蹤冰間湖溫度和鹽度的微小變化。RU26於12月11日放入水中，在羅斯海中行駛了1,180公里，然後於2月5日因機械故障而必須將其移除。
海洋科學家首次嚐到了滑翔機如何幫助他們的研究的滋味去年夏天，在英國石油公司的“深水地平線”石油洩漏事件發生後。iRobot公司在5月份提供了海滑翔機，透過測量高達1000米深度的溫度、鹽度和其他海洋特性來幫助檢測石油的存在。
當分析來自羅斯海的資料時，阿斯珀和他的同事計劃建立計算機模型，以幫助他們視覺化水面以下的浮游植物繁殖。阿斯珀預計滑翔機和其他自主潛艇將是未來海洋資料收集的發展方向。他說：“它們可以在船舶無法工作的情況下工作。”“它們不在乎颶風，它們不會感到疲倦或生病，它們只是工作。”
觀看海滑翔機部署的幻燈片。 *更正 (2011/2/25): 這句話在釋出後進行了編輯。它最初指的是最大速度為每秒 1.8 公里。