Celebrando sesenta años de ciencia polar

Este año celebra 60 años de ciencia exitosa. Mientras su nuevo barco de investigación, el RRS Sir David Attenborough, se dirigía a la Antártida para una nueva temporada científica, Elaine Fitzcharles, directora sénior de laboratorio, explica lo que i

El Reino Unido tiene una larga historia de descubrimientos antárticos y esfuerzos científicos, y el British Antarctic Survey se estableció formalmente en 1962, pero ha evolucionado significativamente en tamaño y alcance desde entonces. Ahora opera en Cambridge, la Antártida y el Ártico.

Llevar a cabo investigaciones interdisciplinarias líderes en el mundo en las regiones polares requiere capacidades y conocimientos logísticos extensos y especializados. BAS emplea a unas 500 personas en funciones científicas, de operaciones y de apoyo con experiencia en una amplia gama de disciplinas. Tiene cinco estaciones de investigación en la Antártida, incluidas dos en la subantártica Georgia del Sur, junto con una estación de investigación en el Ártico financiada por NERC y administrada y operada por BAS. También tiene muchas embarcaciones y vehículos, incluido el Royal Research Ship - RRS Sir David Attenborough, reforzado con hielo, y una flota de aviones y vehículos especialmente adaptados. Su infraestructura de investigación polar sirve a sus propios científicos, así como a otros de la comunidad científica internacional. Mantenerse a la vanguardia de la exploración en estas regiones también exige equipos de investigación de primera calidad.

ciencia en el mar

El RRS Sir David Attenborough es uno de los buques de investigación polar más avanzados del mundo. El barco de última generación está diseñado para apoyar la investigación científica en entornos extremos. Una amplia gama de instalaciones, instrumentos y laboratorios científicos especializados permiten realizar estudios del océano, el fondo marino, el hielo y la atmósfera.

Elaine Fitzcharles, gerente sénior de laboratorio, supervisa el desarrollo y la operación de todas las instalaciones de laboratorio dentro de la cartera de BAS. Ella y su equipo fueron responsables de equipar los laboratorios de la nueva nave. Ahora dirige la gestión del suministro y el buen funcionamiento de los laboratorios a bordo durante las expediciones.

“En términos de instalaciones, el RRS Sir David Attenborough es más una estación de investigación flotante que un barco de investigación”, comentó. “Su capacidad es increíble. Tenemos instalaciones a bordo que nunca antes habíamos tenido. Y puede salir al mar por más tiempo que cualquiera de nuestros otros barcos, lo que nos abre la posibilidad de ir a áreas en las que nunca antes habíamos estado.

“El barco proporciona una muy buena plataforma para el lanzamiento de vehículos remotos, como drones, vehículos aéreos no tripulados y submarinos automáticos, etc.”, continuó. “Estos pueden llegar a áreas más lejanas sin efectuar un aumento significativo en el uso de energía, lo cual es clave para nosotros”.

La Antártida es uno de los pocos lugares del planeta donde todavía se pueden encontrar algunas cosas naturales que la gente nunca antes había visto.

“Es tremendamente prometedor poder ir a nuevos lugares, poder mirar debajo del hielo y ver qué hay en el lecho marino”, dijo Elaine. “Como biólogo, es realmente emocionante saber que tenemos la capacidad de hacer cosas que nunca antes habíamos hecho con las nuevas instalaciones a bordo. Nuestros científicos pueden hacer más análisis en el barco. Entonces, ahora podemos analizar material nuevo, en lugar de tener que conservarlo. Y los científicos pueden optimizar la productividad de su tiempo a través de cruceros más largos”.

“Equipar el barco ha sido interesante para mí porque antes estaba acostumbrada a trabajar en laboratorios en tierra”, comentó. “Debe comprender la terminología relacionada con los barcos, que es completamente diferente. Y existen diferentes reglas y regulaciones que a veces requieren interpretación experta”.

Trabajando en las olas

El equipo para el laboratorio tuvo que ser cuidadosamente seleccionado y asegurado teniendo en cuenta el movimiento del barco. “Una de las consideraciones prácticas más importantes con cualquier equipo es que realmente debe tener en cuenta el movimiento, así como la vibración de la nave”, explicó Elaine. “Como barco, es una plataforma muy estable, pero aún se mueve”.

Hay ciertos equipos que no se pueden usar o que resultan muy difíciles de usar a bordo de un barco. Cosas como los saldos no son prácticos porque no hay suficiente estabilidad para ellos. Todo el equipo en el laboratorio debe estar sujeto. Y cualquier producto químico utilizado en la investigación debe mantenerse en su lugar.

“Es una forma diferente de trabajar que requiere mucha preparación”, dijo Elaine. “Necesitamos asegurarnos de que los científicos tengan todo lo que necesitan con ellos en la expedición”.

A través de una profunda consideración de sus necesidades y los desafíos que enfrentan sus científicos, y los problemas ambientales de trabajar dentro del Tratado Antártico, en particular, BAS ha acumulado experiencia en ciencia sostenible.

“A menudo, otros científicos se nos acercan para preguntarnos qué es mejor comprar en consumibles para la durabilidad y el medio ambiente”, dijo Elaine. “Hay ciertas cosas que no podemos llevar en una expedición. Por ejemplo, el mercurio elemental, que se usa en algunos termómetros. Cosas como esa agregan un nivel de complejidad a la ciencia de la planificación”.

"Una de las consideraciones prácticas más importantes con cualquier equipo es que realmente debe tener en cuenta el movimiento, así como la vibración de la nave".

Diseño de laboratorio compacto

El tamaño y el espacio están particularmente limitados en un barco sin opción de ampliar físicamente las instalaciones. Aunque el RRS Sir David Attenborough es un barco mucho más grande que los barcos de investigación anteriores del British Antarctic Survey (RRS Ernest Shackleton y RRS James Clark Ross), el tamaño sigue siendo limitado.

“Necesitábamos asegurarnos de hacer el mejor uso del espacio que tenemos a bordo durante el desarrollo, así como en el uso diario, por lo que equipar el laboratorio del barco de la manera más compacta posible fue un problema”, dijo Elaine. “Además, nos hemos preparado a propósito para el futuro. Este barco está diseñado para servir a la ciencia durante los próximos 25 a 30 años. Por lo tanto, necesitábamos asegurarnos de incluir las cosas correctas para su futuro”.

Mantenimiento de equipos de laboratorio en un entorno marino El mantenimiento de los equipos requiere consideraciones adicionales cuando se opera un laboratorio marítimo.

“No puede traer un ingeniero al barco cuando está en una expedición, por lo que debe asegurarse de que los científicos a bordo tengan existencias adecuadas de consumibles, repuestos y piezas de servicio, así como manuales de servicio completo, " ella dijo. “Es esencial contar con un apoyo realmente bueno de los proveedores en el Reino Unido con cualquier reparación que pueda ser necesaria mientras los científicos están en el mar. La tripulación de nuestro barco está altamente calificada, por lo que sus habilidades están disponibles a bordo, pero necesitan el apoyo de los proveedores para saber cómo completar ciertas reparaciones. Y si una pieza del equipo falla, podrían perder potencialmente una temporada completa de ciencia, lo cual es un golpe significativo. Necesitan poder confiar en que podrán entregar la ciencia”.

“La confiabilidad es clave. Necesitamos proveedores confiables. Necesitamos saber que las cosas funcionarán. Que las cosas estarán donde deben estar cuando sea necesario. Debemos poder confiar en lo que estamos enviando a bordo”, continuó. “Al final del día, somos responsables de proteger la seguridad de las personas, por lo tanto, la confiabilidad en todo es fundamental”.

Acceso restringido

El desafío más importante para Elaine y su equipo es la necesidad de trabajar de forma remota: administrar la ciencia desde Cambridge, en el Reino Unido, con acceso limitado a la embarcación real.

“Tenemos acceso al barco dos veces al año cuando está en el Reino Unido”, explicó Elaine. “Tenemos que asegurarnos de que tenemos todo planeado y preparado para ese acceso. Más allá de eso, también brindamos apoyo continuo a las personas en el barco y en las estaciones, pero la distancia es un desafío. Es lo que lo hace interesante, pero no obstante es desafiante. Y también enfrentamos restricciones en términos de clima, lo que puede requerir cambios en nuestros planes en el último minuto”.

“Además, el COVID-19 ha sido un desafío particular, en términos de tratar de mover personas de un lado al otro del planeta”, agregó. "¿Todavía estamos experimentando los efectos de la pandemia y tenemos que considerar cómo subir y bajar a las personas y mantenerlas a salvo de COVID?"

Equipo de prueba a bordo

El RRS Sir David Attenborough ha estado realizando pruebas de ciencia polar para probar las capacidades científicas del barco durante febrero y marzo.

“El barco estaba realizando pruebas en aguas polares este año, lo que significa que los científicos a bordo probarán la capacidad del barco para garantizar que tengamos la mejor plataforma para la ciencia en el futuro”.

A bordo del barco hay expertos en oceanografía física, biología pelágica y béntica profunda, que investigarán la vida en la columna de agua, así como la vida en el fondo del mar, respectivamente. Mientras que otros explorarán el "carbono azul", el carbono que se captura en el océano. Otro grupo del barco investigará la influencia de los metales traza, como el hierro, en la biología polar. Además, se recopilarán datos oceanográficos a lo largo de la temporada de investigación antártica, de modo que BAS pueda ver cómo cambian las corrientes y monitorear los cambios de temperatura y salinidad.

“Se trata en gran medida de ver qué está pasando en la Antártida, porque eso tiene un impacto en el resto del mundo”, dijo Elaine. “Todo está relacionado de alguna manera con el cambio climático, ya sea que esté monitoreando lo que está sucediendo o si estamos observando cómo han cambiado las cosas o cómo se pueden adaptar las cosas”.

“Estaremos recolectando muchas muestras: agua de mar, muestras de sedimentos del lecho marino y cualquier invertebrado en el agua. De vez en cuando, obtenemos algunos peces, pero en su mayoría son invertebrados marinos. Necesitamos saber lo que tenemos para entender el ecosistema actual”, dijo Elaine. “También traeremos de las estaciones todo lo que se recolecta a lo largo del año: plantas, más sedimentos, material como plumas de aves marinas, muestras de focas, como excrementos y guano de pingüino. Y, por supuesto, hielo también, esta vez.

Conservación de muestras

Para análisis más complejos, muchas muestras deben conservarse y llevarse al Reino Unido, o a otro lugar para otras colaboraciones internacionales, para su posterior estudio.

“Tenemos que traer muestras a -80 °C porque los organismos antárticos están muy adaptados a vivir en el frío. El almacenamiento a -20 °C no desactiva sus enzimas y el material de muestra se degradará”, explicó Elaine. “Algunos de los organismos aún pueden estar vivos a -20°C (en estado de hibernación). Por lo tanto, es vital para nosotros tener la capacidad de conservación a -80 °C, especialmente porque ahora se requieren análisis más avanzados".

“Dado que hemos invertido mucho tiempo y dinero para que las personas recolecten estas muestras, debemos asegurarnos de que podemos brindar las mejores condiciones para traerlas de regreso al Reino Unido”, agregó. “Necesitamos máxima confiabilidad. Cuando elegimos congeladores de 80 °C para el laboratorio del barco, buscamos eficiencia energética y compresores duales para obtener la máxima confiabilidad en el rendimiento, porque si tenemos un problema, estamos limitados en lo que podemos hacer. Así que tuvimos que equilibrar esos dos entre sí: la eficiencia energética es clave para nosotros, y el sistema de compresor dual brinda seguridad adicional”.

BAS tiene al menos dos décadas de material almacenado en congeladores a -80°C.

“Creo que el material más antiguo que tenemos tiene aproximadamente 20 años”, dijo Elaine. “Entonces, ¡esa es mucha ciencia que mantenemos! Es un récord significativo. Refleja el valor de lo que hace la gente en términos de estudios de seguimiento a largo plazo para comprender realmente cómo los organismos en la Antártida en particular se ven afectados por los cambios de temperatura y los cambios en los niveles de CO2, explorar cómo afectan su metabolismo e investigar su genética. para tratar de comprender el impacto en especies clave, como el krill”.

“El krill es la base fundamental de la cadena alimenticia para todos los depredadores superiores y es un área vital en la que hacemos muchas investigaciones a largo plazo”, continuó. “Las muestras deben regresar a -80°C, o se degradarán. Se degrada en el momento en que lo sacas del congelador. Poder recuperar material y almacenarlo a -80 °C nos ha permitido hacer ciencia que de otro modo no habríamos podido hacer debido a los organismos con los que trabajamos”.

Almacenamiento para el máximo valor científico

El RRS Sir David Attenborough tiene ingenieros marinos, administradores de datos y especialistas en TI a bordo para garantizar que la embarcación brinde lo mejor. Y que cualquier cosa y todo lo recolectado... desde muestras hasta datos... se almacena adecuadamente, de modo que tenga el mayor valor científico.

“Para operar algo a esta escala, se necesita un equipo completo y diverso para asegurarse de obtener la mejor relación calidad-precio para lo que está haciendo”, dijo Elaine. “Tenemos que asegurarnos de integrarnos realmente bien con los diferentes equipos y con los proveedores, pero es un momento muy, muy emocionante para nosotros para ver que el barco y el equipo realmente alcanzan su potencial”.