Revealing The Most Powerful Tool in Deep Sea Exploration | OceanXplainer

Summary

Ce script raconte la découverte d'une piscine saumâtre toxique dans la mer Rouge en 2020, une rareté fascinante pour les scientifiques marins. Le héros de cette expédition est le CTD, un instrument clé en océanographie. Le CTD, équipé de bouteilles Niskin et de capteurs, permet de recueillir des échantillons d'eau et de données en temps réel, essentiel pour comprendre la chimie, la biologie et la physique des océans. Ces données aident à explorer le fond marin, à étudier les formes de vie extrêmes et même à modéliser le climat. Carl, leur CTD, joue un rôle fondamental dans ces missions.

Takeaways

• 🌊 Brine pools, like the one found in the Red Sea in 2020, are toxic, super-salty lakes at the bottom of the ocean, and almost anything that swims into them dies.
• 🧪 Brine pools are rare and mysterious, and their discovery is a significant event for marine scientists.
• 📊 The CTD (Conductivity, Temperature, Depth) device is crucial for studying the ocean's physical, chemical, and biological properties. It is considered the 'workhorse' of oceanography.
• 🚢 The CTD is a frame of Niskin bottles and sensors that capture water samples and relay data back to the lab in real-time.
• 🦠 Brine pools contain extremophiles, microorganisms that thrive in extreme conditions, which could offer insights into how life might exist on other planets.
• 💧 The CTD allows precise sampling of water at specific depths, helping scientists understand the structure of the water column and gather critical data.
• 🌍 Mapping the seafloor is essential for understanding ocean currents, which influence weather and climate patterns. Accurate maps rely on CTD data to account for variations in sound speed through water.
• 🐟 The CTD helps submersible teams understand water salinity, which affects the buoyancy of underwater vehicles and their operations.
• 🔬 Water samples collected by the CTD are used by various research teams on board to study everything from plankton to larger marine animals.
• 🛠 Carl, the CTD on board, is a fundamental tool for oceanographic research, supporting missions, mapping, and the study of marine ecosystems.

Q & A

Qu'est-ce qu'un bassin de saumure et pourquoi est-il dangereux pour la vie marine ?

Un bassin de saumure est un lac sous-marin extrêmement salé et toxique. Presque toutes les créatures marines qui y pénètrent meurent en raison de la forte concentration de sel.

Pourquoi les bassins de saumure sont-ils importants pour les scientifiques marins ?

Les bassins de saumure sont rares et mystérieux. Ils permettent aux scientifiques d'étudier des processus géologiques profonds et des formes de vie extrêmophiles, qui pourraient fournir des indices sur la vie sur d'autres planètes.

Quel instrument est utilisé pour étudier les bassins de saumure et pourquoi est-il crucial ?

Le CTD, qui mesure la conductivité, la température et la profondeur de l'eau, est essentiel pour capturer des échantillons précis et collecter des données sur la colonne d'eau, ce qui permet aux scientifiques d'analyser les propriétés chimiques et biologiques des bassins de saumure.

Comment les scientifiques utilisent-ils les bouteilles Niskin du CTD pour collecter des échantillons ?

Les bouteilles Niskin sont déclenchées à distance pour se fermer instantanément à des profondeurs spécifiques, capturant des échantillons d'eau avec une grande précision lors de la descente du CTD.

Quelles informations les scientifiques peuvent-ils obtenir en étudiant les bassins de saumure ?

Les bassins de saumure contiennent des traces chimiques qui peuvent révéler des processus géologiques en profondeur et fournir des informations sur la formation des océans. Ils abritent également des organismes extrêmophiles qui transforment les produits chimiques en énergie.

Pourquoi les données sur la salinité sont-elles importantes pour les sous-marins ?

La salinité influence la flottabilité des sous-marins. En ajustant les poids en fonction des données de salinité fournies par le CTD, les sous-marins peuvent s'immerger et naviguer correctement à différentes profondeurs.

Comment le CTD contribue-t-il à la cartographie des fonds marins ?

Le CTD fournit des données sur la vitesse du son dans l'eau, qui varient en fonction de la température, de la salinité et de la pression. Ces informations sont essentielles pour des calculs précis lors de la cartographie des fonds marins avec des sonars.

Comment les cartes des fonds marins influencent-elles les études sur le climat et la faune marine ?

Les cartes des fonds marins montrent des caractéristiques qui influencent les courants océaniques, lesquels jouent un rôle clé dans les modèles climatiques. Elles permettent également d'identifier des zones riches en biodiversité, attirant de grands mammifères marins.

Quels autres types de données les biologistes marins recueillent-ils grâce au CTD ?

Les biologistes utilisent le CTD pour collecter des échantillons de plancton et pour étudier les interactions entre les couches océaniques et les animaux marins plus grands qui se nourrissent de ces organismes.

Pourquoi le CTD est-il considéré comme l'outil fondamental de l'océanographie ?

Le CTD permet de collecter des données physiques et des échantillons d'eau essentiels pour comprendre la structure des océans, la dynamique de l'eau, et pour soutenir une grande variété d'études marines, allant de la cartographie à la biologie.

Outlines

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🌊 Découverte d'une mystérieuse piscine de saumure dans la mer Rouge

En 2020, une équipe d'expédition découvre une piscine de saumure toxique au fond de la mer Rouge. Cette rare formation tue tout organisme qui y pénètre, et elle intéresse particulièrement les scientifiques marins. Pour l'étudier, ils utilisent un outil essentiel de l'océanographie : le CTD. Cet instrument permet de recueillir des échantillons d'eau et de collecter des données en temps réel, aidant ainsi les chercheurs à mieux comprendre les processus géologiques sous-marins et la formation des océans.

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🔬 Le CTD, héros de la science océanographique

Le CTD, ou Conductivité, Température, et Profondeur, est un instrument clé en océanographie. Composé de bouteilles Niskin et de capteurs montés sur une rosette, il permet de capturer des échantillons d'eau à différentes profondeurs, tandis que les données sont transmises en direct au laboratoire. Dans le cas de la piscine de saumure, les échantillons collectés fournissent des informations sur des organismes extrêmophiles capables de convertir les produits chimiques en énergie, des indices potentiels pour la recherche de vie extraterrestre.

🧪 Une mission risquée pour des échantillons précieux

La collecte d'échantillons de la piscine de saumure a été réalisée grâce à une manœuvre complexe impliquant un véhicule télécommandé et le CTD. Cette opération délicate comportait des risques, comme l'enchevêtrement ou la destruction des équipements, mais les bénéfices scientifiques ont largement surpassé les dangers. Le CTD a permis des prélèvements précis, essentiels pour la compréhension de cet environnement extrême.

📊 Le rôle quotidien du CTD à bord de l'Ocean Explorer

Le CTD est utilisé quotidiennement sur l'Ocean Explorer pour de nombreuses tâches, comme le déploiement de sous-marins et la cartographie des fonds marins. Il permet de mesurer des paramètres essentiels comme la température, la salinité et la profondeur de l'eau. Ces données en temps réel aident les scientifiques à identifier des anomalies et à déterminer les points de prélèvement pour les échantillons.

⚙️ Importance des données du CTD pour la plongée en sous-marin

Les données du CTD sont cruciales pour ajuster la flottabilité des submersibles lors des plongées. En Norvège, par exemple, les variations de salinité dues aux eaux de ruissellement des glaciers influencent la densité de l'eau, affectant ainsi la plongée. Le CTD permet d'optimiser le 'trim' du submersible, c'est-à-dire son équilibre de flottabilité pour descendre, puis atteindre la neutralité lorsqu'il touche le fond.

🌍 Cartographie des fonds marins grâce au CTD

Le CTD fournit des informations essentielles pour la cartographie du fond océanique. En combinant ces données avec un sonar multifaisceaux, les scientifiques peuvent obtenir des cartes détaillées. Ces cartes révèlent des caractéristiques du plancher océanique qui influencent les courants marins, impactant ainsi le climat et les écosystèmes sous-marins. Ces connaissances sont aussi cruciales pour comprendre les migrations des espèces marines, grandes et petites.

🐋 Étude de la biodiversité océanique et du réseau trophique

Le CTD permet de recueillir des données cruciales pour les biologistes, notamment sur le plancton et les créatures qui s'en nourrissent, comme les grandes espèces marines. Ces informations aident à comprendre comment ces animaux interagissent avec les différentes couches de l'océan. Ainsi, le CTD, bien qu'il semble être un outil simple, joue un rôle fondamental dans la recherche océanographique en offrant des informations précieuses sur les écosystèmes sous-marins.

Keywords

💡Piscine de saumure

Une piscine de saumure est un lac sous-marin hyper salé et toxique situé au fond de l'océan. Dans la vidéo, cette piscine est découverte dans la mer Rouge, et elle tue presque tout ce qui y pénètre. Ces piscines sont rares et mystérieuses, et leur étude permet aux scientifiques de comprendre des processus géologiques profonds et de rechercher des formes de vie extrêmes.

💡CTD

Le CTD (Conductivité, Température, Profondeur) est un instrument crucial en océanographie, surnommé le 'cheval de bataille' des sciences marines. Il permet de mesurer les propriétés physiques, chimiques et biologiques de l'eau. Dans la vidéo, il est utilisé pour collecter des données et des échantillons d'eau en profondeur pour mieux comprendre les environnements marins extrêmes, comme les piscines de saumure.

💡Bouteilles Niskin

Les bouteilles Niskin sont des conteneurs montés sur le CTD pour collecter des échantillons d'eau à différentes profondeurs. Ces bouteilles peuvent être fermées à distance à des intervalles précis, permettant aux scientifiques de capturer des échantillons d'eau dans des environnements hostiles comme les piscines de saumure. Elles jouent un rôle clé dans la collecte de données pour les analyses scientifiques.

💡Organismes extrêmophiles

Les organismes extrêmophiles sont des formes de vie qui prospèrent dans des environnements extrêmes, comme les piscines de saumure toxiques. Dans la vidéo, ces organismes utilisent les produits chimiques dans la saumure pour produire de l'énergie, et leur étude peut offrir des indices sur la possibilité de vie sur d'autres planètes, où des conditions similaires pourraient exister.

💡Rosette

La rosette est la structure circulaire qui porte les bouteilles Niskin et les capteurs sur le CTD. Elle permet de collecter plusieurs échantillons d'eau à différentes profondeurs en une seule descente. Dans la vidéo, elle est utilisée dans des manœuvres complexes pour éviter de détruire l'équipement tout en collectant des échantillons précieux dans des environnements difficiles comme les piscines de saumure.

💡Profil de salinité

Le profil de salinité mesure la variation de la concentration en sel dans l'eau à différentes profondeurs. Dans la vidéo, le CTD est utilisé pour établir un profil de salinité afin d'aider les équipes de submersibles à ajuster leur flottabilité en fonction des conditions de salinité changeantes dans des environnements comme les fjords norvégiens, influencés par la fonte des glaciers.

💡Multifaisceaux

Le multifaisceaux est un écho-sondeur utilisé pour cartographier les fonds marins en envoyant des ondes sonores et en mesurant le temps de retour après réflexion sur le fond. Dans la vidéo, il est mentionné que les données de vitesse du son obtenues par le CTD sont essentielles pour corriger ces mesures, ce qui permet de produire des cartes précises des fonds marins.

💡Vitesse du son dans l'eau

La vitesse du son dans l'eau dépend de facteurs comme la température, la salinité et la pression. Dans la vidéo, le CTD est utilisé pour mesurer ces paramètres, ce qui permet aux scientifiques de calculer précisément la profondeur des fonds marins lors des relevés sonar. Une vitesse du son précise est cruciale pour obtenir des cartes océaniques détaillées.

💡Bouée de flottabilité

La bouée de flottabilité fait référence à la capacité d'un objet, comme un submersible, à flotter ou à couler en fonction de sa densité par rapport à l'eau environnante. Dans la vidéo, les équipes utilisent les données de salinité et de température recueillies par le CTD pour ajuster la flottabilité de leurs submersibles et optimiser leurs missions de plongée.

💡Colonne d'eau

La colonne d'eau représente la couche d'eau verticale allant de la surface à une profondeur donnée. Dans la vidéo, le CTD est utilisé pour étudier cette colonne et analyser des paramètres comme la température, la salinité et la pression à différentes profondeurs. Ces informations sont essentielles pour comprendre la structure et la dynamique de l'océan dans des zones spécifiques.

Highlights

Brine pools are rare and mysterious, and their discovery is a significant event for marine scientists.

The brine pool in the Red Sea is a toxic, super-salty lake at the bottom of the ocean, lethal to most marine life.

The CTD (Conductivity, Temperature, and Depth) device is crucial for studying the ocean, known as the 'Workhorse of Oceanography.'

The CTD consists of Nisken bottles and sensors attached to a frame called the rosette, capturing water samples and beaming data in real-time.

Brine pools contain extremophiles, organisms that thrive in extreme conditions, which may provide insights into life on other planets.

Studying the chemical traces in the brine helps scientists understand deep-earth geologic processes and ocean formation.

CTD's precise sampling method is key to understanding the unique properties of brine pools and their surrounding water columns.

In an unusual maneuver, scientists lowered the CTD a mile beneath the ocean to capture critical brine samples despite high risks.

The CTD is essential for daily oceanographic missions, helping map the unexplored seafloor and guide submersible deployments.

Data from the CTD informs submersible buoyancy adjustments, crucial in areas with varying water densities, such as near glacier runoff.

Accurate salinity profiles, derived from CTD data, ensure proper submersible trim during deep-sea explorations.

CTD data helps calculate sound speed in water, enhancing the accuracy of ocean floor mapping via multi-beam echo sounders.

Mapping the seafloor is essential for understanding ocean currents, which are major drivers of weather and climate patterns.

CTD data supports biodiversity studies by showing how smaller species interact with seafloor features, influencing larger marine life.

The CTD is foundational to biological studies, revealing interactions within ocean layers, from plankton to top predators.

Transcripts

this is a brine pool we discovered it on a 2020  expedition in the Red Sea it's a toxic super salty  

lake at the bottom of the ocean almost anything  that swims into this is gonna die brine pools are  

rare and mysterious and if you're a marine  scientist finding one is a really big deal  

so how do you study it hint it involves this  thing the ctd it's the hero of ocean science  

scientists call it the Workhorse of oceanography  it's a critical instrument for understanding how  

the ocean Works physically chemically and  biologically it's a bundle of bottles called  

nisken bottles and sensors attached to a  frame called the rosette bottles capture  

water samples while data from the sensors  gets beamed back to the lab in real time  

okay that's the ctd let's dive into the brine this  cocktail of dissolved salt deposits seeped out  

from beneath the seafloor contains chemical traces  that can tell us what geologic processes are going  

on deep inside the earth about how oceans form  it's also full of extremophile organisms tiny life  

forms that thrive in this extreme environment by  converting the chemicals in the brine into energy  

if there is life on other planets those  organisms might survive in a similar way  

so studying these guys is one way to guide  us in the search for life in the universe  

so when we discovered the brine pool the science  team really really wanted to get some samples  

from a perch in the lab scientists can trigger  these nisken bottles to snap closed in an instant  

capturing samples at very precise intervals that's  why the ctd was such a key to understanding the  

bride so we lowered it down a mile beneath the  ship in a daring unusual maneuver that required  

both the remotely operated vehicle and the ctd  working together at risk of getting tangled or  

being destroyed by the brine but the benefits of  having those samples outweighed the risk the ctd  

was the only way we could have accomplished such  precise sampling this was a particularly dramatic  

rare moment for the ctd but the less glamorous  daily work is just as exciting when you consider  

that it's the foundation for almost everything  we do on the Ocean Explorer it helps us deploy  

our submersibles map the unexplored seafloor find  cool animals the list goes on so meet Carl our ctd  

does it look sexy no but it's basically the most  powerful tool that we have on board ctd stands  

for connectivity temperature and depth but cgd was  one of the first things that our science team got  

up and running and we decided to name him Carl The  Humble but foundational Explorer on our asset list  

let's run through A Day in the Life Carl Edition  to see how the ctd makes our missions possible  

every morning one of the first things we do on  board is cast the ctd to get a picture of what's  

happening in the water so when we cast the ctd  we're basically saying okay what is the depth  

of the area how deep do we want to deploy the  CPD itself what are the properties of the water  

column that we want to measure what is the  temperature what is the salinity we deploy  

the ctd those bottles are going to be open on  the way down so we're basically just rinsing  

them on the way down and getting what's called  a profile of the data that's coming in real time  

that's showing us again those properties of the  water column and so then I'm sitting at the data  

acquisition screen I'm looking at the software  and I'm working with the scientists to identify  

any interesting spikes so we get to the bottom  we decide where we're going to fire the bottles  

the ctd comes up and we're stopping incrementally  along the way at these identified stops to then  

collect water now I have my physical sample and I  have my data from the sensor package and you can  

combine that and have some interesting inferences  and insights about the overall structure of  

the water column when the ctd comes back the  data gets handed off to teams across the ship  

first let's check in with the sub team in the  morning the sub team leader asked us to do a ctd  

cast to look at what's called a salinity profile  so that they know when they're getting into the  

water how that's going to affect their buoyancy as  they descend this is particularly important here  

in Norway because the density of the water changes  some of the water is fresher like at the surface  

and some of it is saltier as you get down to depth  the salinity of the water will affect the buoyancy  

of a submersible or anything else that goes in  it that's why people go to the Dead Sea and the  

water is so salty that they essentially just float  right on top of the water we utilize the salinity  

data from the ctg to determine how we adjust our  weights on this submersible in areas like here  

where you may have Glacier runoff or a lot of  rain coming off the cliffs our submersibles are  

very sensitive to buoyancy we do the calculations  every dive or how much somebody weighs how much  

all the equipment my way that we're taking on  the sub the ctd data is really helpful to set the  

trim just right for doing our mission wait a  second Colin what's trim ah the trim is a term  

we use with the submersible too talk about our  buoyancy so we trim the sub heavy to descend and  

then when we get close to bottom we'll pump water  out of our ballast tank and it trims it neutral  

we're collecting samples we're doing film work  all aspects of our work are affected on the way  

that we can handle the sub the ctd data that we  get from the science team really does help us  

there's so many things that help us to do what  we're out here to do it's another Link in the  

chain it's another aspect of the whole package  that makes us do our job a little bit better  

another key Link in the chain another part of  that package is mapping the sea floor because  

one of the biggest unknowns of the ocean is what  the C4 looks like so we're starting to build or  

contribute to what that picture is that's why when  we're on Mission we're mapping 24 7. working in  

the shallows during the day mapping the Deep  by night and again accurate Maps once again  

we turn to Carl this time to tell us how quickly  sound is moving through the water our tool to map  

the ocean floor is our multi-beam Echo Sounder  these instruments are engineered to send sound  

out of the sonar that sound travels through the  water column to the sea floor and then reflects  

back and the sonar will hear it we calculate the  depth of the seafloor using the time it takes for  

the sound to hit the bottom and return to the  surface the longer it takes for the sound to  

return the deeper the sea floor but the speed of  sound changes depending on the water's temperature  

salinity and pressure so when we cast the ctd its  sensors can give us a very detailed picture of  

what's happening in the water so if the ctd goes  down 650 meters we're gonna get a value and that  

is a pretty Dynamic value and it's definitely  a key piece to the quality control and mapping  

we want those accurate calculations because  we want accurate maps and we want accurate  

Maps because being able to see the seafloor in  detail unlocks so much crucial information some  

of the seafloor features we map influence ocean  currents and ocean currents are big drivers of  

weather and climate so that gives us more accurate  climate models plus the Topography of the seafloor  

is going to feed into where we might see larger  mammals is it all kind of works into the food web  

are smaller species migrating to certain spots  on the seafloor because there's a hot spot or  

there's a sea mount and that has an upwelling  that also allows for a lot of biodiversity so  

that's having the bigger marine animals come  in we collect water for all kinds of different  

things I'm a biologist so any of the biology that  we're interested in like the Plankton and then  

the things that eat the Plankton that are larger  and then the things that eat the things that eat  

the Plankton that are even larger still that we  like to stick tags on we want to know how they're  

moving around and interacting with these ocean  layers and so we use the seat CDE to basically  

derive all of that information it sounds really  complicated but it's actually one of the most  

fundamental tools of oceanography is the ctd the  rosette and the niskin bottle sampler thanks Carl

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