Célébration de soixante ans de science polaire

Elle célèbre cette année 60 ans de succès scientifiques. Alors que son nouveau navire de recherche - le RRS Sir David Attenborough - se dirigeait vers l'Antarctique pour une nouvelle saison scientifique, la responsable principale du laboratoire, Elai

Le Royaume-Uni a une longue histoire de découvertes et d'efforts scientifiques dans l'Antarctique et le British Antarctic Survey a été officiellement créé en 1962, mais sa taille et sa portée ont considérablement évolué depuis lors. Il opère maintenant à Cambridge, en Antarctique et dans l'Arctique.

La réalisation de recherches interdisciplinaires de pointe dans les régions polaires nécessite des capacités logistiques et un savoir-faire étendus et spécialisés. BAS emploie environ 500 personnes dans des rôles scientifiques, opérationnels et de soutien avec une expertise dans un large éventail de disciplines. Il possède cinq stations de recherche dans l'Antarctique, dont deux en Géorgie du Sud subantarctique, ainsi qu'une station de recherche dans l'Arctique financée par le NERC et gérée et exploitée par BAS. Il possède également de nombreux navires et véhicules, dont le navire de recherche royal renforcé pour les glaces - RRS Sir David Attenborough, et une flotte d'avions et de véhicules spécialement adaptés. Son infrastructure de recherche polaire sert ses propres scientifiques, ainsi que d'autres membres de la communauté scientifique internationale. Demeurer à l'avant-garde de l'exploration dans ces régions exige également des équipements de recherche de première qualité.

Sciences en mer

Le RRS Sir David Attenborough est l'un des navires de recherche polaire les plus avancés au monde. Le navire à la pointe de la technologie est conçu pour soutenir la recherche scientifique dans des environnements extrêmes. Un large éventail d'installations, d'instruments et de laboratoires scientifiques spécialisés permettent d'étudier l'océan, le fond marin, la glace et l'atmosphère

Elaine Fitzcharles, Senior Lab Manager, supervise le développement et le fonctionnement de toutes les installations de laboratoire du portefeuille BAS. Elle et son équipe étaient responsables de l'équipement des laboratoires du nouveau navire. Elle dirige aujourd'hui la gestion de l'approvisionnement et le bon fonctionnement des laboratoires embarqués lors des expéditions.

"En termes d'installations, le RRS Sir David Attenborough est plus une station de recherche flottante qu'un navire de recherche", a-t-elle fait remarquer. « Sa capacité est incroyable. Nous avons des installations à bord que nous n'avions jamais eues auparavant. Et il peut aller en mer plus longtemps que n'importe lequel de nos autres navires, ce qui nous ouvre la possibilité d'aller dans des régions où nous ne sommes jamais allés auparavant.

"Le navire fournit une très bonne plate-forme pour lancer des véhicules à distance, tels que des drones, des véhicules aériens sans pilote et des sous-marins automobiles, etc.", a-t-elle poursuivi. "Ceux-ci peuvent atteindre des zones plus éloignées sans entraîner une augmentation significative de la consommation d'énergie, ce qui est essentiel pour nous."

L'Antarctique est l'un des rares endroits sur la planète où vous pouvez encore trouver des choses naturelles que les gens n'ont jamais vues auparavant.

"C'est extrêmement prometteur de pouvoir aller dans de nouveaux endroits, de pouvoir regarder sous la glace et de voir ce qu'il y a sur le fond marin", a déclaré Elaine. « En tant que biologiste, c'est vraiment excitant de savoir que nous avons la capacité de faire des choses que nous n'avons jamais faites auparavant avec les nouvelles installations à bord. Nos scientifiques peuvent faire plus d'analyses sur le vaisseau. Ainsi, nous pouvons maintenant analyser du matériel frais, plutôt que d'avoir à le conserver. Et les scientifiques peuvent optimiser la productivité de leur temps grâce à des croisières plus longues.

"Équiper le navire a été intéressant pour moi car j'étais auparavant habituée à travailler sur des laboratoires à terre", a-t-elle fait remarquer. « Vous devez comprendre la terminologie liée aux navires, qui est entièrement différente. Et il existe différentes règles et réglementations qui nécessitent parfois une interprétation experte.

Travailler sur les vagues

L'équipement du laboratoire devait être soigneusement sélectionné et sécurisé en tenant compte du mouvement du navire. "L'une des plus grandes considérations pratiques avec tout équipement est que vous devez vraiment prendre en compte le mouvement, ainsi que les vibrations du navire", a expliqué Elaine. "En tant que navire, c'est une plate-forme très stable, mais elle bouge toujours."

Il existe certains équipements qui ne peuvent pas être utilisés ou s'avèrent très difficiles à utiliser à bord d'un navire. Des choses comme les soldes ne sont pas pratiques car il n'y a pas assez de stabilité pour eux. Tous les équipements du laboratoire doivent être attachés. Et tous les produits chimiques utilisés dans la recherche doivent être maintenus en place.

« C'est une façon différente de travailler qui demande beaucoup de préparation », a déclaré Elaine. "Nous devons nous assurer que les scientifiques ont tout ce dont ils ont besoin avec eux pendant l'expédition."

Grâce à un examen approfondi de leurs besoins et des défis auxquels leurs scientifiques sont confrontés, ainsi que des problèmes environnementaux liés au travail au sein du Traité sur l'Antarctique, en particulier, BAS a acquis une expérience dans le domaine de la science durable.

"Nous sommes souvent approchés par d'autres scientifiques qui nous demandent ce qu'il vaut mieux acheter en consommables pour la durabilité et l'environnement", a déclaré Elaine. « Il y a certaines choses qu'on ne peut pas prendre en expédition. Par exemple, le mercure élémentaire, qui est utilisé dans certains thermomètres. Des choses comme ça ajoutent un niveau de complexité à la science de la planification.

"L'une des plus grandes considérations pratiques avec tout équipement est que vous devez vraiment prendre en compte le mouvement, ainsi que les vibrations du navire."

Conception de laboratoire compacte

La taille et l'espace sont particulièrement limités sur un navire sans possibilité d'étendre physiquement les installations. Même si le RRS Sir David Attenborough est un navire beaucoup plus gros que les précédents navires de recherche du British Antarctic Survey (RRS Ernest Shackleton et RRS James Clark Ross), sa taille reste limitée.

"Nous devions nous assurer que nous utilisions au mieux l'espace dont nous disposions à bord pendant le développement, ainsi que dans l'utilisation quotidienne, donc équiper le laboratoire du navire de la manière la plus compacte possible était un problème", a déclaré Elaine. « De plus, nous avons délibérément pérenne. Ce navire est conçu pour servir la science pendant les 25 à 30 prochaines années. Nous devions donc nous assurer d'inclure les bonnes choses pour son avenir.

Entretien de l'équipement de laboratoire dans un environnement marin L'entretien de l'équipement nécessite des considérations supplémentaires lors de l'exploitation d'un laboratoire océanique.

"Vous ne pouvez pas amener un ingénieur sur le navire lorsqu'il est en expédition, vous devez donc vous assurer que les scientifiques à bord disposent de stocks adéquats de consommables, de pièces de rechange et de service, ainsi que de manuels d'entretien complets, " dit-elle. «Il est essentiel d'avoir un très bon soutien de la part de fournisseurs au Royaume-Uni pour toutes les réparations qui pourraient être nécessaires pendant que les scientifiques sont en mer. L'équipage de nos navires est hautement qualifié, donc leurs compétences sont disponibles à bord, mais ils ont besoin du soutien des fournisseurs pour savoir comment effectuer certaines réparations. Et si un équipement tombe en panne, ils pourraient potentiellement perdre une saison entière de science, ce qui est un coup dur. Ils doivent pouvoir être sûrs qu'ils seront en mesure de fournir la science.

« La fiabilité est la clé. Nous avons besoin de fournisseurs fiables. Nous devons savoir que les choses fonctionneront. Que les choses seront là où elles doivent être lorsque cela est nécessaire. Nous devons pouvoir faire confiance à ce que nous envoyons à bord », a-t-elle poursuivi. "En fin de compte, nous sommes responsables de la protection de la sécurité des personnes, par conséquent, la fiabilité de tout est fondamentale."

Accès restreint

Le défi le plus important pour Elaine et son équipe est la nécessité de travailler à distance - gérer la science depuis Cambridge, au Royaume-Uni, avec un accès limité au navire réel.

"Nous avons accès au navire deux fois par an lorsqu'il se trouve au Royaume-Uni", a expliqué Elaine. « Nous devons nous assurer que tout est planifié et préparé pour cet accès. Au-delà de cela, nous fournissons également un soutien continu aux personnes à bord du navire et des stations, mais la distance est un défi. C'est ce qui le rend intéressant, mais il n'en demeure pas moins difficile. Et nous sommes également confrontés à des restrictions en termes de météo, ce qui peut nécessiter des changements dans nos plans à la dernière minute. »

"De plus, COVID-19 a été un défi particulier, en termes d'essayer de déplacer les gens d'un côté de la planète à l'autre", a-t-elle ajouté. "Nous subissons toujours les effets de la pandémie et devons réfléchir à la manière de faire monter et descendre les gens et de les protéger du COVID?"

Matériel de test à bord

Le RRS Sir David Attenborough a mené des essais scientifiques polaires pour tester les capacités scientifiques du navire en février et mars.

"Le navire effectuait des essais en eau polaire cette année, ce qui signifie que les scientifiques à bord testeront la capacité du navire pour s'assurer que nous avons la meilleure plate-forme pour la science à l'avenir."

À bord du navire se trouvent des experts en océanographie physique, en biologie pélagique et benthique profonde, qui étudieront la vie dans la colonne d'eau, ainsi que la vie au fond de la mer, respectivement. Tandis que d'autres exploreront le « carbone bleu » - le carbone capturé dans l'océan. Un autre groupe sur le navire étudiera l'influence des métaux traces, comme le fer, sur la biologie polaire. De plus, des données océanographiques seront collectées tout au long de la saison de recherche en Antarctique, afin que BAS puisse voir comment les courants changent et surveiller les changements de température et de salinité.

"Il s'agit vraiment d'essayer de voir ce qui se passe en Antarctique, car cela a un impact sur le reste du monde", a déclaré Elaine. "Tout est lié d'une manière ou d'une autre au changement climatique, qu'il s'agisse de surveiller ce qui se passe, ou si nous examinons comment les choses ont changé, ou comment les choses peuvent s'adapter."

«Nous allons collecter de nombreux échantillons – eau de mer, échantillons de sédiments du fond marin et tous les invertébrés dans l'eau. À l'occasion, nous attrapons du poisson, mais il s'agit surtout d'invertébrés marins. Nous devons savoir ce que nous avons pour comprendre l'écosystème actuel », a déclaré Elaine. "Nous rapporterons également tout ce qui est collecté dans les stations tout au long de l'année - des plantes, plus de sédiments, des matériaux comme des plumes d'oiseaux de mer, des échantillons de phoques, comme des excréments, et du guano de pingouin. Et, bien sûr, de la glace aussi, cette fois.

Conservation des échantillons

Pour des analyses plus complexes, de nombreux échantillons doivent être conservés et ramenés au Royaume-Uni, ou ailleurs pour d'autres collaborations internationales, pour une étude plus approfondie.

« Nous devons ramener des échantillons à -80°C car les organismes antarctiques sont très adaptés à vivre dans le froid. Le stockage à -20 °C ne désactive pas leurs enzymes et le matériau de l'échantillon se dégrade », a expliqué Elaine. "Certains des organismes peuvent encore être vivants à -20°C (en état d'hibernation). Il est donc vital pour nous d'avoir une capacité de conservation à -80 °C, d'autant plus que des analyses plus avancées sont désormais nécessaires.

"Comme nous avons investi beaucoup de temps et d'argent pour que les gens collectent ces échantillons, nous devons nous assurer que nous pouvons fournir les meilleures conditions pour les ramener au Royaume-Uni", a-t-elle ajouté. « Nous avons besoin d'une fiabilité ultime. Lorsque nous avons choisi des congélateurs à -80 °C pour le laboratoire du navire, nous avons recherché l'efficacité énergétique et des compresseurs doubles pour une fiabilité optimale des performances, car si nous avons un problème, nous sommes limités dans ce que nous pouvons faire. Nous avons donc dû équilibrer ces deux éléments. L'efficacité énergétique est essentielle pour nous et le système à double compresseur offre une sécurité supplémentaire. »

BAS a au moins deux décennies de matériel stocké dans des congélateurs à -80°C.

"Je pense que le matériel le plus ancien que nous ayons a environ 20 ans", a déclaré Elaine. « Donc, c'est beaucoup de science que nous gardons ! C'est un record significatif. Cela reflète la valeur de ce que les gens font en termes d'études de surveillance à long terme pour vraiment comprendre comment les organismes de l'Antarctique en particulier sont affectés par les changements de température et les changements des niveaux de CO2, explorer comment ils affectent leur métabolisme et enquêter sur leur génétique. pour essayer de comprendre l'impact sur les espèces clés, comme le krill.

"Le krill est la base fondamentale de la chaîne alimentaire de tous les prédateurs supérieurs et c'est un domaine vital dans lequel nous effectuons de nombreuses recherches à long terme", a-t-elle poursuivi. « Les échantillons doivent revenir à -80°C, sinon ça va se dégrader. Il se dégrade à la minute où vous le sortez du congélateur. Pouvoir rapporter du matériel et le stocker à -80°C nous a permis de faire de la science que nous n'aurions pas pu faire autrement à cause des organismes avec lesquels nous travaillons.

Stockage pour une valeur scientifique maximale

Le RRS Sir David Attenborough a des ingénieurs maritimes, des gestionnaires de données et des spécialistes en informatique à bord, pour s'assurer que le navire offre le meilleur de lui-même. Et que tout et n'importe quoi est collecté… des échantillons aux données…. est correctement stocké, afin qu'il ait la plus grande valeur scientifique.

"Pour exploiter quelque chose à cette échelle, vous avez besoin d'une équipe complète et diversifiée pour vous assurer d'obtenir le meilleur rapport qualité-prix pour ce que vous en faites", a déclaré Elaine. "Nous devons nous assurer que nous nous intégrons vraiment bien avec les différentes équipes et avec les fournisseurs, mais c'est une période très, très excitante pour nous de voir le navire et l'équipe réaliser leur potentiel."