September 29, 2022

Ditempatkan di dalam bangunan kayu besar di San Diego, California, hanya beberapa langkah dari ombak Pasifik, simulator atmosfer laut pertama di dunia bergemuruh. Dengan jentikan tombol dan suara gemuruh, gelombang setinggi satu meter mulai mengalir melalui tangki sepanjang 120 kaki yang dipasang ke berbagai sensor, lampu, dan komputer.

Simulator Penelitian Atmosfer Laut Scripps, atau SOARS, meniru interaksi air, cuaca, salinitas, kimia, dan kehidupan mikroba laut di permukaan laut dalam pengaturan laboratorium. Dirancang oleh Scripps Institute of Oceanography di University of California San Diego, bioma mini ini dapat menghasilkan gelombang yang cukup besar, menciptakan angin berkekuatan badai, mengontrol suhu udara dan air untuk meniru kondisi kutub dan tropis, dan mengocok pertumbuhan fitoplankton dengan beragam spesies. Selain itu, SOARS memungkinkan peneliti untuk menguji variabel seperti gas rumah kaca dan polutan udara lainnya untuk studi tentang skenario iklim di masa depan.

Dengan potensi untuk mencocokkan dan mereproduksi fisika, biologi, dan kimia di tujuh lautan, serta lintas waktu itu sendiri, simulator ini bertujuan untuk berfungsi sebagai katalis untuk eksplorasi interdisipliner terkait laut, kata tim di belakangnya. Lebih khusus lagi, ia memiliki potensi untuk memperdalam pemahaman kita tentang interaksi antara laut dan atmosfer—lapisan yang memainkan peran besar dalam fungsi planet.

Apa yang terjadi di permukaan air sama pentingnya dengan apa yang terjadi di bawahnya.

Laboratorium Hidrolik SIO, yang menampung SOARS, dibangun pada tahun 1964 untuk peralatan eksperimen besar semacam ini. Selama beberapa dekade, ia telah menyimpan berbagai saluran gelombang dan cekungan, tangki aliran, dan saluran angin yang lebih sederhana. Seiring bertambahnya usia peralatan dan dinonaktifkan, universitas menyerahkan ruang untuk instrumen yang lebih canggih, seperti simulator baru.

See also  Siput laut warna-warni ditemukan di dekat Inggris untuk pertama kalinya

“SOARS benar-benar unik dan yang pertama dari jenisnya,” kata Dale Stokes, ahli kelautan Scripps dan peneliti utama SOARS. “Ada saluran gelombang atau terowongan angin lain di sekitarnya, tetapi tidak ada kontrol lingkungan penuh dan kompleksitas yang dimiliki SOARS … serta kemampuannya untuk mereplikasi permukaan laut di mana pun di planet ini.”

[Related: Jacques Cousteau’s grandson is building a network of ocean floor research stations]

Mesin, yang membutuhkan waktu lima tahun untuk menyelesaikannya, sebagian besar didanai oleh hibah $2,8 juta dari The National Science Foundation dan dibangun oleh perusahaan manufaktur terowongan angin Aerolab. Paul Vasilescu, wakil presiden di Aerolab dan insinyur utama untuk SOARS, jarang begitu terkesan dengan salah satu penemuannya.

“Kami mulai dengan awal yang bersih sepenuhnya mengembangkan ini dari awal sejauh desain keseluruhan,” kata Vasilescu. “Sungguh menarik untuk dapat membuat mesin ini dan benar-benar memungkinkan jenis penelitian yang [Scripps is] akan dapat menggunakannya untuk.”

Tangki air asin 36.000 galon diisi langsung dari La Jolla Cove di San Diego. Ini fitur dayung besar yang menghasilkan gelombang pada perintah, dan diterangi oleh kedua skylight disesuaikan dan lampu hidup yang mensimulasikan cahaya alami memukul permukaan laut.

Ketika berbicara tentang ekosistem laut, apa yang terjadi di permukaan air sama pentingnya dengan apa yang terjadi di bawahnya. Mempelajari batas udara-laut, di mana atmosfer dan laut berpotongan, adalah motif utama dalam pembuatan simulator. Sebagai salah satu lingkungan yang paling dinamis secara kimia dan fisik di dunia, batas udara-laut sangat penting bagi kehidupan di lautan—dan di tempat lain.

“Ini adalah tempat khusus, tarian rumit antara air dan udara,” kata Grant Deane, ahli kelautan Scripps dan peneliti utama SOARS. “Karena batas udara-laut menutupi 71 persen Bumi, apa yang terjadi di sana terkait dengan nasib planet ini. Kira-kira 90 persen dari panas yang terperangkap oleh kelebihan gas rumah kaca dan sepertiga dari semua karbon dioksida yang dilepaskan melintasi planet melewati batas ke laut. Ini memiliki dampak yang sangat, sangat penting pada cuaca dan iklim. ”

See also  Memetakan titik terdalam Bumi di Palung Mariana

Saat air dan partikel lain menguap dari batas udara-laut, mereka mengembun untuk mengontrol pembentukan awan atau uap. Air ini kemudian berputar kembali ke tanah melalui presipitasi, menopang tanaman, mikroba, hewan, dan manusia.

Sebelumnya, ahli biologi kelautan dan ilmuwan lain akan melakukan penelitian tentang batas udara-laut di kapal dan komputer yang kompleks. Tetapi mempelajari dinamika kimia dan fisika yang halus di permukaan air atas belas kasihan Ibu Pertiwi bisa sangat sulit—belum lagi mahal. Sementara tim SOARS mengatakan bahwa simulator tidak dimaksudkan untuk menjadi pengganti eksplorasi laut, itu dapat bertindak sebagai jembatan antara lab dan elemen liar.

Lampu foton memancarkan cahaya alami ke permukaan tangki air asin. Cahaya adalah salah satu dari banyak variabel eksperimental yang termasuk dalam SOARS. Avery Schluyer Nunn

Timothy Bertram, ahli kimia atmosfer di University of Wisconsin, adalah salah satu dari banyak ilmuwan yang ingin melihat SOARS beraksi dan berkontribusi pada penyelidikan perbatasan laut-udara yang akan datang.

“Batas lingkungan adalah beberapa area yang paling menarik untuk penelitian, karena massa dan energi dipertukarkan antara kompartemen sistem Bumi,” kata Bertram. “Namun, mempelajari proses pada antarmuka ini sangat sulit dilakukan secara sistematis dan terkontrol. SOARS akan membangkitkan minat dalam banyak bidang dan mengizinkan studi lintas disiplin yang seringkali sulit diatur.”

Salah satu peluang terbesar yang ditawarkan simulator adalah penyelaman mendalam tentang apa yang terjadi di kutub. Di wilayah Arktik, batas udara-laut mencakup lapisan es, yang bergantung pada stabilitas samudera dan atmosfer. Dengan pengaturan SOARS yang lebih dingin, para peneliti akan dapat mempelajari interaksi antara pencairan es dan kenaikan permukaan laut, serta transfer mikroorganisme dari air ke udara. Kelompok yang tertarik mempelajari Samudra Antartika juga dapat mengubah mesin ke mode kutub, menurunkan suhu air asin hingga 34 derajat Fahrenheit dan suhu angin hingga -2 derajat Fahrenheit.

See also  Mengapa NASA mengirim spektrometer pemindai debu ke ISS

“Kita bisa memutar kenop dan menggunakannya seperti mesin waktu,” kata Stokes. “Kita dapat membuatnya mensimulasikan kondisi yang kita miliki di masa lalu atau kita dapat, katakanlah, memanggil CO2 tingkat dan lihat apa yang akan terjadi pada mikroorganisme ini di masa depan.”

Dengan menyediakan akses ke simulator untuk ahli kimia, ahli biologi, ahli kelautan, dan banyak lagi, Scripps berharap SOARS tidak hanya berfungsi sebagai fasilitas penelitian yang inovatif, tetapi juga sebagai wadah peleburan inspirasional untuk masa depan sains.

[Related: Climate change is making the ocean lose its memory. Here’s what that means.]

Dalam beberapa minggu ke depan, Deane, Stokes dan Vasilescu akan bekerja dengan peneliti luar dan laboratorium untuk mengkonfigurasi mesin untuk beragam eksperimen. Simulator sudah dijadwalkan untuk mendapatkan peningkatan tenaga angin untuk meniru badai dan badai tropis dengan lebih baik. Ini dapat mengarah pada peningkatan kode bangunan untuk struktur di dunia nyata untuk membantu mereka menahan peristiwa cuaca ekstrem yang menjadi lebih umum dari waktu ke waktu.

“Meskipun tidak ada hal lain seperti SOARS di planet ini, kami sangat berharap bahwa negara lain ingin membangun salah satu dari mereka sendiri,” kata Deane. “Lautan adalah sistem yang sangat kompleks, dan tidak peduli apakah kita membagi diri menjadi bagian atau bidang yang berbeda ini. Kita bisa melakukan banyak pekerjaan dengan [our simulator]tetapi kami dapat melakukan lebih banyak lagi jika upaya ini direproduksi dan dilakukan secara kolaboratif.”