科學家們一直認為，在海洋深處發現的生物和化合物可能幫助他們解決許多醫學謎題。最大的挑戰在於可及性。感興趣的生物發光生物生活在水下數百米處，無法在表面壓力下生存。然而，對研究生物發光模式與人類大腦活動之間可能聯絡的神經科學家來說，他們沒有所需的裝置來在其自然環境中觀察深海魚類。
一種新型的鋼鐵俠式鑄鋁合金潛水服可能很快改變這種情況。
“外骨骼”——一種兩米高、240公斤重的“常壓潛水系統”——使潛水員能夠探索水下305米深處，而不會屈服於寒冷和強烈的壓力，這種壓力是水面壓力的30倍。除了提供保護外，“外骨骼”還配備了1.6馬力的腳控推進器以及手臂和腿部的18個旋轉關節，從而提供了即使是最靈活的潛水器也無法實現的運動自由度。
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至少這些是這種新型海洋探索裝置的承諾益處。價值130萬美元的“外骨骼”的真正價值將在7月份得到檢驗，屆時斯蒂芬·J·巴洛藍水遠征隊的研究人員將把這套潛水服投入到距離新英格蘭海岸約160公里的海域中。在那裡，“外骨骼”飛行員邁克爾·隆巴迪將調查一個名為“峽谷”的區域，這是一個水下地理區域，包括從大陸架到三公里多深處的陡峭下降。“遠征”的目標是記錄來自各種中層生物的發光閃爍模式，並識別具有潛在醫學應用的新型生物發光分子。
隆巴迪將以每分鐘約30米的速度下降，直到10分鐘後到達目標深度。這次潛水將在夜間進行，屆時生活在深海中的魚類會進行每日垂直遷徙，到達約300米深的中層帶。一艘名為DeepReef-ROV的機器人潛艇將陪伴隆巴迪，提供燈光、攝像機和其他裝置。
“‘外骨骼’允許人類以一種特殊的方式融入環境，”遠征專案協調員、紐約市美國自然歷史博物館(AMNH)潛水安全官隆巴迪在2月27日博物館“外骨骼”展覽的釋出會上說。隆巴迪和其他幾位遠征科學家在活動中發表了講話，該活動拉開了這套潛水服在博物館為期一週的展覽的序幕。[《大眾科學》主編瑪麗埃特·迪克里斯蒂娜在該活動中主持了Google Hangout On-Air。]
為深淵而裝備
生命維持系統是潛水服自帶的，它使用氧氣再呼吸系統。“你正在回收艙內氣體供應，”隆巴迪說。“二氧化碳被化學去除，氧氣得到補充，以匹配您在工作或休息時的代謝率。”這套潛水服可以提供50小時的生命維持，儘管隆巴迪的測試潛水計劃持續時間不超過幾個小時。
使用溼式潛水服潛入相同的深度將需要非常複雜的氣體混合物，包括氧氣、氮氣和氦氣。“我在這方面有很多經驗，而且在您在水下停留的時間方面，您很快就會碰壁，”隆巴迪說。“在‘外骨骼’中，您呼吸的是與這裡相同的空氣，大約21%的氧氣。”
這套潛水服將配備一根直徑2.5釐米的繫繩，其中包含銅和光纖元件，為隆巴迪提供電力和通訊。他將使用光纖來傳輸有關其生命維持系統的資訊，以及他在特殊有機玻璃盒中收集的樣本的高解析度影片。
潛水服的每隻手套都將配備隆巴迪在潛水期間可以使用的工具。這包括一個吸管，可以將生物引誘到盒中——每個盒子長約25釐米，寬15釐米，厚7.6釐米。隆巴迪將立即將每個盒子放在DeepReef-ROV的攝像機前，攝像機將把影像傳送給在水面監測他工作的研究人員。
遠征隊的科學家將檢查影像，並決定是否將一個盒子裝載到機器人潛艇上，還是釋放樣本。J.F. White Contracting Co.副總裁吉姆·克拉克說，盒子可以是加壓的，儘管尚不清楚它們是否會為這次特殊的遠征加壓。該公司擁有“外骨骼”並正在建造這些盒子。如果沒有適當的加壓，樣本可能無法在到達水面的過程中存活。
深海科學
儘管被先進技術所包圍，但隆巴迪的人為因素是任務成功的關鍵。由他來識別和捕獲可能引起同事興趣的樣本。“人類的眼睛仍然比我們擁有的任何攝像機都更敏感，”藍水遠征隊首席科學家文森特·皮耶裡博內在“外骨骼”展覽開幕式上說。
皮耶裡博內對隆巴迪的發現特別感興趣。藉助來自維多利亞多管發光水母的綠色熒光蛋白，科學家們已經能夠觀察到以前他們無法看到的生物過程，例如大腦中神經細胞的發育。對這種蛋白質的研究非常重要，它為下村脩、馬丁·查爾菲和錢永健贏得了2008年諾貝爾化學獎。耶魯大學醫學院教授和AMNH研究員皮耶裡博內說，這些和其他類似的蛋白質只存在於自然界中，而且它們存在於深海中。
遠征隊的科學家還想研究中層生物的生物發光閃爍模式。AMNH魚類學系主管館長約翰·斯帕克斯在2月27日的活動中說，這些魚類中有很多全身都有精心佈置的發光器。科學家們知道這些魚透過化學反應產生光，“但我們真的不知道它們是如何發出訊號的，”他補充說。“根據這些發光器的排列方式，我們可以推斷它們彼此之間正在交流。”由於沒有活的生物發光魚類可供研究，科學家們不得不根據生物的解剖結構進行推斷。
研究人員還對更多地瞭解生物熒光感興趣，斯帕克斯說，生物熒光仍然知之甚少。生物發光涉及魚體內的化學物質相互作用，而生物熒光是由外部光產生的，而海洋深處幾乎沒有外部光。對於生物熒光，生物體會吸收光，轉化光，然後以不同的顏色射出。
如果七月份的遠征取得成功，研究人員希望派遣“外骨骼”去研究深海珊瑚礁以及生活在珊瑚礁內外的生物。這種技術可以為研究廣闊的海洋區域開啟大門，這些區域對於水肺潛水員來說遙不可及，但又太淺而不足以進行昂貴的深海潛艇遠征。