De PHOSFLUX Expeditie

Ons belangrijkste doel is om te snappen hoe de lange reis van fosforhoudende deeltjes door de diepe, diepe wateren van de open Atlantische Oceaan de eigenschappen van deze deeltjes verandert en daarmee de kans dat zeealgen toegang krijgen tot de lekkere fosfor. Een interessant aspect is dat naarmate je dieper gaat, sommige fosforhoudende mineralen beginnen op te lossen (en fosfor vrijgeven) door een effect dat lijkt op oceaanverzuring. Dit kan ons helpen om meer te weten te komen over hoe fosfor zich gedraagt in een verzuurde oceaan met veel CO2, iets wat nog niemand echt weet. We gaan heel veel apparatuur inzetten om ons doel te bereiken: apparaten voor het nemen van water- en sedimentmonsters, door het NIOZ gebouwde autonome systemen die chemische processen op de zeebodem op 5 km diepte kunnen meten, lange kabels met systemen die zinkend materiaal (inclusief de bijbehorende fosfor) op verschillende dieptes verzamelen, en nog veel meer. Houd deze ruimte in de gaten voor updates van de deelnemers aan de expeditie en wie weet, misschien een eerste glimp van een paar spannende nieuwe ontdekkingen!

24 mei 2025

Geschreven door Lucia Kranawetter - NIOZ

Ondanks de warme temperaturen op het dek van de RV Pelagia voelen we ons een beetje als poolonderzoekers in onze containers, waar we de sedimentkernen uit de box corer verwerken. Het sediment komt uit een diepte van (tot nu toe) maximaal 4000 meter, waar de temperaturen veel lager zijn dan in het oppervlaktewater. Daarom koelen we onze container af tot ongeveer 4 °C en maken we ons klaar voor het werk aan onze geliefde sedimenten.

Elke nieuwe locatie die we bezoeken, is een reis naar het onbekende. Om het sediment in zijn oorspronkelijke staat te houden, moeten we nog meer voorzorgsmaatregelen nemen in onze koude container. We gebruiken een ‘glovebox’ om te voorkomen dat diepere sedimentmonsters in contact komen met zuurstof. Nadat we het sediment voorzichtig in kleinere containers in de glovebox hebben geschept, centrifugeren we het om het poriënwater, het water dat in het sediment is opgesloten, te scheiden van de deeltjes (bijvoorbeeld mineralen en schelpen). Vervolgens werken we weer in de handschoenkast en vullen we het poriënwater in nog kleinere flesjes voor nutriëntenanalyse, die onze geweldige technici, Sharyn en Dorien, aan boord van de RV Pelagia kunnen uitvoeren.

We nemen al deze voorzorgsmaatregelen om onze sedimentmonsters te bewaren, maar weten nog niet op welke diepte zuurstof daadwerkelijk wordt verbruikt tijdens bijvoorbeeld metabolische processen door micro-organismen. Gelukkig hebben we een speciale zuurstofsensor aan boord die de zuurstofconcentratie in het sediment kan meten en kunnen we proberen de diepte te vinden waarop geen zuurstof meer aanwezig is. Tot nu toe hebben we dit punt echter niet kunnen vinden, omdat het veel dieper lijkt te liggen dan onze sensor kan meten. De zoektocht naar het punt met een zuurstofconcentratie van 0% in het sediment wordt dus voortgezet.

23 mei 2025

Geschreven door Fleur Rothstegge - Universiteit Utrecht

Het waterfiltratieteam heeft al uitgelegd waarvoor we het CTD-water nodig hebben, dus nu is het tijd voor het chemische analyseteam! Tijdens het nemen van monsters zijn wij de eersten die onze flessen vullen, omdat we de alkaliteit en pH meten, die gevoelig zijn voor de atmosfeer. Daarom is het belangrijk dat er geen luchtbellen in de flessen komen en dat ze goed worden gespoeld. Als dat klaar is, gaan we naar beneden in het schip, waar de CO₂ Powerhouse container staat. In tegenstelling tot de sedimentteams en waterfiltratieteams werken wij bij een aangename en constante temperatuur van 25 graden Celsius. Niet omdat we dat zo prettig vinden, maar zoals je misschien al geraden hebt, zijn onze monsters ook gevoelig voor temperatuurschommelingen!

Alkaliteit is hoe goed zeewater CO₂ kan opvangen en de pH-waarde stabiel houdt. We meten alkaliteit met het Versatile INstrument for the Determination of Total Alkalinity (VINDTA), dat je in figuur 2 kunt zien. Het VINDTA ziet er misschien ingewikkeld uit, maar dat betekent ook dat we alleen maar op een paar knoppen hoeven te drukken en het doet de rest zelf!

Makkelijk zat! Dat zou je denken, maar onze VINDTA heeft de bijnaam ‘Furious George’, omdat de metingen niet altijd gaan zoals we willen. Is de pipet goed gevuld? Zat er geen luchtbel in de zuurleiding? Werken alle buisjes zoals gepland? Er is inderdaad veel om over na te denken. Maar omdat elke meting ongeveer 15 minuten duurt, hebben we wat tijd over voor andere dingen, zoals goede muziek, sporten en afleveringen van ‘Superships’ on demand!

22 mei 2025

ALBEX: Autonoom landingsapparaat voor biologische experimenten

De NIOZ ALBEX is een indrukwekkend ding, gemaakt om zonder kabel kilometers diep op de oceaanbodem te gaan zitten om biologische en chemische experimenten te doen en op gezette tijden monsters te nemen op die extreme dieptes. Ik wilde graag mee met de PHOSFLUX-cruise om van hoofdwetenschapper Peter Kraal te leren hoe je het ding gebruikt, zodat we het kunnen gebruiken voor experimenten die de Amaral-Zettler-groep bij NIOZ wil doen.

Voordat we de lander lanceren, moeten we nog best veel doen om de instrumenten en bijbehorende sensoren in te stellen voor het meten van temperatuur, zuurstof, stromingen en andere interessante dingen. We hebben 30 spuiten klaargezet en aan slangen bevestigd om watermonsters te nemen op de zeebodem. Ondanks al onze voorbereidingen en het zorgvuldig afwerken van de checklist voor de lancering, moet ik toegeven dat ik best wel zenuwachtig werd toen ik zag dat de hijskabel losgelaten werd en de lander langzaam uit het zicht verdween! De gele ‘veiligheidshelmen’ bevatten glazen bollen die voor drijfvermogen zorgen. Eenmaal op de zeebodem worden de drie witte rechthoekige experimentele kamers door hydraulische cilinders in het sediment geduwd. Vervolgens wordt de bovenkant van de kamer voor de duur van het experiment afgesloten. Het programma in het instrument geeft de verschillende spuiten de opdracht om dingen in de kamer te injecteren of een monster te nemen uit de kamer of het omringende zeewater. Op die manier kunnen we de snelheid van biologische en chemische processen op de zeebodem meten, onder natuurlijke omstandigheden.

Aan het einde van het experiment sluit de bodem van de kamer zich om het sediment en het water erboven naar boven te brengen voor extra bemonstering en metingen. Vervolgens stuurt het schip een akoestisch signaal naar de lander om terug te keren naar de oppervlakte voor berging (eerste zucht van verlichting). In dat stadium wordt iedereen aangemoedigd om op het dek de wacht te houden om de lander en zijn oranje vlag te zien (tweede, nog diepere zucht van verlichting). Zodra de lander is gelokaliseerd, manoeuvreert het schip naar de lander toe voor een voorzichtige berging. Zodra de lander weer veilig aan dek is, begint het bemonsteren van de spuiten en het sediment (grootste zucht van verlichting en glimlachende hoofdwetenschapper)! Ondanks mijn vele jaren ervaring op zee, vind ik het nog steeds verbazingwekkend dat we zoiets geavanceerds naar de zeebodem kunnen sturen en weer kunnen bergen!

21 mei 2025

Gisteren zijn we bij ons zesde bemonsteringsstation aangekomen en net als bij elk station hebben we de CTD naar beneden gestuurd.

Dit apparaat komt omhoog vanaf de bodem, meer dan 5000 meter onder ons, en opent en sluit zijn vele flessen om op verschillende dieptes watermonsters te nemen. Dit water wordt gebruikt voor allerlei chemische en biologische analyses, maar als waterfiltratieteam proberen we de zwevende deeltjes (SPM) of de zwevende organische deeltjes (SPOM) uit het water te vangen.

Ons werk begint zodra de CTD binnenkomt. Iedereen heeft haast om hun monsters zo snel mogelijk uit de zon te halen en in hun klimaatgeregelde containerlaboratoria te brengen, maar dankzij de geweldige instructies van Ben werken we als een geoliede machine. Om op acht verschillende dieptes te filteren op zowel SPM als SPOM, hebben we 130 liter water nodig, waardoor we de grootste verbruikers van CTD-water op het schip zijn.

In ons containerlab, dat lekker koel is met 5 °C, hebben we twee filterrekken die elk zes flessen tegelijk kunnen filteren. Voor de ondiepere dieptes kunnen we genoeg materiaal uit 5 liter water halen, terwijl we voor de diepere monsters 10 liter nodig hebben. De filtertijd hangt af van de hoeveelheid deeltjes in het water en van het type en de grootte van het filter. Dit betekent dat het filteren van een monster tussen een half uur en zeven uur kan duren. Gelukkig zijn we warm gekleed en houden we ons humeur erin door mee te zingen met de muziek!

19 mei 2025

Geschreven door Diana Sousa en Miguel Semedo (CIIMAR – Universiteit van Porto) Watergenomica

Na een week aan boord van de Pelagia met de super gastvrije bemanning en wetenschappers van NIOZ en Nederlandse universiteiten, zijn we super blij dat we deel uitmaken van dit biogeochemische en oceanografische avontuur. Een week geleden stapten we voor het eerst onze hutten op de Pelagia binnen, benieuwd hoe ons thuis voor de komende drie weken eruit zou zien. De hutten waren comfortabel en het kleine raampje met uitzicht op de oceaan in elke hut was een voorbode van wat ons te wachten stond: het verkennen van de horizon van de oceaan.

Voor ons was deze expeditie de eerste keer dat we met dit wetenschappelijke team (Kraal en anderen) samenwerkten, maar na een week aan boord voelt het alsof we al maanden samenwerken. We denken dat wetenschappers over het algemeen graag samenwerken. Als je 24/7 met collega's op een schip/thuis verblijft, lijken er geen wetenschappelijke grenzen te zijn voor die samenwerking... nou ja, tenminste totdat we weer voet aan wal zetten en alle andere taken en plichten weer beginnen!
Een deel van ons werk hier is het bestuderen van de microbiële genomen die aanwezig zijn in de verschillende dieptelagen van de waterkolom op de bemonsterde stations. Door de microbiële genomen te onderzoeken, kunnen we patronen van genetische diversiteit en functioneel potentieel ontdekken die kunnen helpen om de biogeochemische processen te verklaren die zich op verschillende diepten voordoen, van het oppervlak tot het bodemwater, op meer dan 3000 meter diepte.

Om deze microbiële genomen te bestuderen, filteren we liters zeewater die zijn verzameld door het CTD-Rosette-systeem van Pelagia om de 10⁵-10⁶ microbiële cellen per ml zeewater te concentreren en hun DNA te extraheren zodra we terug zijn bij CIIMAR. De afgelopen week hebben we 30 monsters van 5 liter zeewater gefilterd, wat ongeveer betekent dat we meer dan 10¹⁰ (10 miljard) microbiële cellen hebben geconcentreerd om hun genomen te onderzoeken zodra we terug zijn in het lab. Naast het werk met de zeewatermicroben, werken we ook met sedimentaire microbiële gemeenschappen van de zeebodem! Blijf ons volgen voor de volgende berichten hierover!

18 mei 2025

Bij het inzetten van een apparaat voor marien onderzoek is het niet altijd zeker dat je monsters kunt halen. Aan boord van de Pelagia moeten wetenschappers en bemanning samenwerken om hun waardevolle diepzeelading zo goed mogelijk te verzamelen. Voor PhosFlux-sedimentonderzoek betekent dit dat ze bathymetrische kaarten checken op ongerepte afzettingen of specifieke kenmerken van de zeebodem, zoals een zeegebied (zeebjerg). De multi-core is het ‘wapen bij uitstek’, omdat deze dankzij zijn hoge bemonsteringscapaciteit en toegankelijke ontwerp een volledige reeks analyses mogelijk maakt en een efficiënte verwerking van 12 [54 cm] kernen mogelijk maakt. Ondanks zijn goede uiterlijk op papier is de multi-core niet gebouwd om een aanzienlijk harde, dicht opeengepakte zeebodem te weerstaan. Na het eerder genoemde trieste schouwspel van de multi-corer-carrousel van Station 1 bedacht de gedreven hoofdwetenschapper, dr. Peter Kraal, een nieuw plan: een box corer als back-up.

Hoewel ze bekend staan om hun vermogen om een korte, brede kern te nemen met een stalen ketel ter grootte van een soeppan, zijn box-cores niet de eerste keuze voor het ophalen van sediment. Dit komt omdat de verwerking het handmatig inbrengen van kernvoeringen in het sedimentblok vereist, met brute kracht en wetenschappelijke vindingrijkheid, of een houten blok en een flinke kernsterkte. Alleen dan kan de box core vier multi-core-formaat zuigers produceren. En ze leefden nog lang en gelukkig... omdat de box core minder verstoring van het oppervlak veroorzaakt, waardoor de mogelijkheden voor metingen van porositeit, poriënwater en microprofilering worden gemaximaliseerd. Eind goed, al goed, terwijl de Pelagia verder vaart.

15 mei 2025

Geschreven door Abby Matthias - Universiteit Utrecht

De Noord-Atlantische Oceaan gaf ons een halo van tropische regen rond de eerste locatie van het PhosFlux-team. Het warme, natte weer zette de toon voor de allereerste CTD-inzet. Er werden watermonsters genomen voor alle mogelijke analyses: pH, totale alkaliteit, nutriënten en filtratie voor zwevende deeltjes en genomica. In vier aparte containers werkte het waterteam hard vanaf het moment dat de CTD om 8 uur 's ochtends werd uitgezet tot het verwerken van de nutriëntenresultaten nadat de laatste zonnestralen waren verdwenen.

Het H2O-thema bleef terugkomen tijdens de multi-core-inzet, omdat er bijna geen sedimenten werden gevonden bij station 1. Zoals vaak bij oceaanonderzoek, probeerden we het niet één keer, niet twee keer, maar drie keer, en toch kwamen de kernen bijna leeg terug – op een paar vlekjes modderige bruine klei na. Bij nader onderzoek (d.w.z. likken) bleek de korrelige smaak van het sediment niet afkomstig te zijn van restjes pindakaas, maar van kleine micro-organismen die bekend staan als foraminiferen. Hoewel we geen foraminiferen-expert aan boord hadden, konden we met behulp van een hoge-resolutiebeeldmicroscoop toch een nadere blik werpen. Zeg hallo tegen onze kleine vriendjes!

13 mei 2025

Ennnnn we zijn vertrokken!

Nadat we met een groot deel van het PHOSFLUX-wetenschapsteam naar Ponta Delgada (Azoren) zijn gevlogen, gaan we de volgende dag aan boord van de Pelagia in de haven. Voor sommigen is het een blij weerzien met bemanningsleden waarmee ze al vaak hebben gevaren, voor anderen is het een eerste kennismaking met het schip en zijn bemanning. We worden vergezeld door onze Portugese collega's Diana en Miguel van de Universiteit van Porto.

Nu beginnen de voorbereidingen. Aan boord staan stapels dozen met apparatuur op ons te wachten, met daarin al het materiaal dat we nodig hebben om zeecontainers om te bouwen tot laboratoria voor de verschillende experimenten die we tijdens de cruise gaan uitvoeren. In komende blogs laten we jullie deze minilaboratoria zien.

Morgen begint het echt: we verlaten de haven van Ponta Delgada en varen de open oceaan op. We kunnen niet wachten om de geheimen van de fosforstromen van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan te ontrafelen.

Maar eerst moeten we ons klaarmaken voor al het werk dat we gepland hebben. Blijf deze plek in de gaten houden!