據外媒報導，5月初，NASA和美國國家科學基金會(NSF)共同支持的一次海上航行在北大西洋起航，這是2018年在北太平洋進行的一次補充性考察的後續，該考察由NSF共同資助。NASA於2021年部署的海洋科學領域活動–Export Processes in the Ocean from Remote Sensing(EXPORTS)由來自30多個政府、大學和私人非政府機構的150名科學家和工作人員組成。

該團隊由三艘海洋研究船組成，他們將在愛爾蘭西部的Porcupine Abyssal平原水下國際水域相遇。科學家們將在整個實地考察過程中使用三艘飛船上的各種儀器：由英國南安普頓國家海洋學中心運營的RRS James Cook和RRS Discovery及由伍茲霍爾海洋學研究所海洋邊緣區項目租賃、西班牙維戈的海洋技術單位運營的第三艘船。包括這幾艘自動駕駛船舶在內的52個高科技平台將進行測量並持續收集數據。

很多科學研究都集中在海洋在全球碳循環中的作用上。通過化學和生物過程，海洋從大氣中吸收的碳跟陸地上所有植物吸收的碳一樣多。科學家們希望進一步探索海洋生物泵的機制即大氣和表層海洋中的碳長期封存在深海中的過程。這一過程涉及被稱為浮游植物的微觀植物樣生物，它們經歷光合作用，就像陸地上的植物一樣，可以通過觀察海洋顏色的變化從太空中看到。它們的生產力對地球的碳循環產生重大影響，進而影響地球的氣候。

“這是自20世紀80年代和90年代的聯合全球海洋通量研究以來，對海洋生物碳泵的首次全面研究，”加州大學聖巴巴拉分校出口科學負責人David Siegel說道，“在此期間，我們得到了先進的顯微鏡成像工具、基因組學、強大的化學和光學傳感器及自主機器人–這些都是我們當時沒有的東西，所以我們可以提出更困難、更重要的問題。”這些問題包括有多少有機碳正在離開海洋表層、它們進入深海時的路徑，在那裡它們可以被長期隔離，從幾十年到幾千年。

科學家們知道有三條主要途徑將碳從大氣和上層海洋運輸到位於海平面以下1640英尺（500米）以上的黑暗“過渡帶”：1、物理海洋混合和循環可以攜帶懸浮有機質向海洋深處內政；2、粒子可以重力下沉，經常通過生物體的內臟；3、動物每天在海洋的上層和下層之間進行垂直遷移，一路上會帶著碳。

EXPORTS的目的是通過觀察不同條件下兩種非常不同的海洋生態系統中的碳泵來確定這些路徑中有多少碳被運輸。研究人員選擇了北太平洋和北大西洋，因為它們處於生產力譜即光合速率的相反兩端，並且經歷了兩個相反的物理過程如漩渦和水流。研究對比環境將為模擬未來氣候情景提供最大的洞察力。

根據NASA戈達德太空飛行中心的項目科學家和海洋學家Ivona Cetinić的說法，北太平洋類似於沙漠或陸地上的“簡單草地”。它的營養含量很低–在這裡則是光合作用所需的鐵，並且還經歷了全球海洋中最少的渦流。因此，進入深海的碳運輸主要是由一種叫做浮游動物的微小動物驅動，它們消耗微小的浮游植物，然後將消化後的碳排泄到海底深處。

浮游植物漂浮在海洋上層的陽光照射層，在那裡它們可以將大氣中的二氧化碳轉化為有機碳。當條件適宜時，就像每年的這個時候北大西洋地區的情況一樣，浮游植物數量增長或“開花”速度非常快，以至於從太空中都能看到。

另外，北大西洋的洋流也很強，這跟北太平洋流動緩慢的洋流形成了鮮明對比。除此之外，Siegel表示，他們預計在為期一個月的探險中至少會有四天的惡劣天氣。

但EXPORTS不僅適用於海洋還將用於改善衛星技術。Cetinić跟來自海洋顏色衛星的幾個光學測量一起工作，後者負責測量海洋表面反射的可見光光譜部分，也就是我們所知道的彩虹的顏色。這些數據提供了諸如測量海洋溫度、鹽度、碳和一種叫做葉綠素的綠色色素的濃度等信息。然而佔據了生態系統和碳循環不同部分的不同種類浮游植物產生了不同數量和不同色調的綠色葉綠素並創造了目前海洋顏色衛星無法“看到”的海洋顏色的細微差別。

在EXPORTS中使用的儀器都是高度精密的、在某些情況下則是實驗性的，測量海洋顏色的光學儀器類似於未來NASA衛星上的儀器。研究人員將把這些衛星模擬測量跟表面浮游植物群落的詳細觀測結合起來–通過基因組學、圖像分析或色素組成–以及它們的生理知識使衛星能夠探測海洋多樣性並最終發現它們在海洋碳循環中的作用。

這些衛星的下一代即NASA的浮游生物、氣溶膠、雲、海洋生態系統(PACE)任務將是高光譜的，這意味著它將能收集整個可見光譜的數據並捕捉可見部分以外的信息–包括紫外線和短波紅外。

Cetinić說道：“我們在地面上看到的東西讓我們了解我們需要從太空看到什麼樣的信息以便捕捉我們想要更好地理解的關鍵過程。這推動了天基技術的發展。作為回報，來自新地球觀測衛星的數據允許科學家去尋找其他關鍵信息或開發新技術來補充目前的地球觀測衛星甚至啟發出一顆新的地球觀測衛星。科技和科學的這種永恆的相互作用最終造福全人類。”

在實地調查活動之後，EXPORTS的另一個階段將側重於使用從大西洋和太平洋收集的數據來預測未來海洋的碳運輸路徑。

Siegel說道：“我們目前所知道的僅限於今天海洋中發生的事情。隨著持續的氣候變化，不僅在海洋中而且在整個地球系統中都可以看到，我們需要能預測2075年將會發生什麼，而我們目前還沒有這種預測性的理解。”

現在因為COVID-19大流行的關係，PACE和EXPORTS都出現了延誤。現在，為了確保每個相關人員的安全，在開船前需要進行兩週的檢疫並在上船後的第一周制定社交距離協議。