IODP 390航次科学家手记

IODP 390/393联合航次(南大西洋断面)基于IODP 853号建议书,计划在南大西洋中部钻探6个站位,获取沉积物和基底岩芯,主要科学目标是:(1)定量研究洋中脊轴侧洋壳与热液相互作用的周期和演化;(2)研究海底沉积物和基岩中微生物群落随基底成分和年龄的变化;(3)研究大西洋环流模式和地球气候系统对快速气候变化(包括新生代大气CO2浓度升高)的响应。以往聚焦微生物研究的大洋钻探航次极少进入南大西洋,因此IODP 390/393联合航次的实施将填补南大西洋生物数据的空白(图1)。

图 1 全球大洋钻探样品生物数据概况

IODP 390航次的首席科学家为英国南安普顿大学Rosalind Coogan博士与美国德州农工大学Jason Sylvan博士。航次由美国“乔迪斯·决心号 (JOIDES Resolution)”钻探船负责执行。IODP 390航次原定执行时间是2022年4月7日-6月7日,启航和结束港口均为南非开普敦;由于技术原因,“决心号”于5月31日提前结束靠港。目前,IODP 393航次正在执行中。

图 2 IODP 390航次钻探完成的站位

IODP 390航次共进行了3个站位(图2)的钻探,共获取岩芯866.6米。在执行U1559D钻孔的作业期间由于技术问题被迫结束打钻。除了获取大量沉积物和基岩样品外,航次还获得了丰富的岩芯物性、古地磁、地球化学、岩性以及测井数据等数据。此外,船上科学家还对IODP 390C(2020年10-12月)和395E(2021年4-6月)两个工程航次在研究区获取的样品进行了岩芯描述和部分测试工作

中国IODP派出中科院深海科学与工程研究所田丽艳副研究员和上海交通大学余甜甜博士参加IODP 390航次。由于全球新冠疫情导致国际旅行受限,田丽艳和余甜甜未能登船,作为岸上科学家全程线上参与了航次工作。以下分享两位老师参加航次的感想。

中科院深海科学与工程研究所田丽艳副研究员

IODP 390航次执行期间,我被分配至“Core Description”工作组,主要负责对基底岩石样品的手标本和薄片进行描述并记录。小组其他成员分别为英国曼彻斯特大学Elliot J. Carter博士, 美国堪萨斯州立大学Pamela D. Kempton博士, 以及奥地利格拉茨大学Walter Kurz博士。Walter和我都未能登船,因而船上工作由Elliot 和Pamela完成,Elliot负责对蚀变基底岩石样品及岩脉进行描述,而Pamela负责对新鲜基底岩石样品进行描述,同时他们对部分岩石样品进行了手持XRF测试。在“决心号”钻探船航渡过程中,我们共同修订了基底岩石样品描述模板(DESClogik);航次执行期间,我们一起撰写了航次报告中关于岩石岩芯描述方法,站位报告中钻孔基底样品手标本、岩石薄片和地球化学特征描述

图 3 IODP 390航次1559站位工作情况汇报会议

这并不是我第一次参加IODP航次,但上次担任的船上工作岗位为“Inorganic Geochemist”,工作任务和流程与此次完全不同。这次受条件所限以线上方式参加航次,我的工作以文字编辑和图件制作为主,比较遗憾没能与国际同行当面进行交流。不过,通过参加航次前培训会议、航次中站位工作情况汇报会议(图3),通过slack上航次最新动态和讨论,我仍然可以与船上科学家同步了解钻探进度和样品情况,为后续申请样品和开展科学研究奠定了良好的基础。目前,我们也在继续关注IODP 393航次的执行情况,积极参与每个站位的工作情况汇报会议。在IODP 390/393联合航次结束后,我将按研究计划申请样品开展研究工作。

最后,感谢中国IODP的积极努力,为中国科学家参与国际大科学计划提供了宝贵机会;感谢中国IODP办公室的各位老师在我提交航次申请、准备出国手续以及与“决心号”科学执行机构协调线上参与航次等过程中给予的热心帮助。希望我们能充分利用航次样品,产出高质量的学术成果。

上海交通大学余甜甜博士

这是我第一次参加IODP航次,对我来说特别珍贵。我被分配到微生物小组,小组其他成员有来自德州农工大学Jason B. Sylvan和东京大学 Mako Takada。航次执行期间,我们微生物小组与地球化学小组一起讨论工作并制定研究计划和采样方案(图4)。通过与各位地球化学家、微生物学家沟通交流,我不仅了解到地球化学样品和生物样品的取样、保存方法,以及实际操作中的注意事项,同时也熟悉了小组内其他科学家的研究背景和研究计划;组内的充分讨论使我对航次的研究目标理解得更深入,对我后续开展研究十分有利。

图 4 IODP 390航次地球化学和微生物小组线上讨论

由于没能登船,我们组生物样品的取样和分样工作主要由Jason B. Sylvan和Mako Takada完成。生物样品的分样较为特别,不仅要注意防止污染,还要注意不同用途样品的保存方法也完全不同,例如用于提取RNA和DNA的样品需要-80℃保存,用于微生物培养的样品需要4℃保存。我负责厌氧微生物的富集培养工作,获得厌氧保存的样品对我来说非常重要。厌氧样品需要在厌氧手套箱里进行分样,操作较为不便。这里我非常感谢Jason B. Sylvan和Mako Takada及船上其他科学家,他们帮我完成了厌氧样品的分样和保存工作,并在航次结束后第一时间将样品邮寄给我,使我能尽快开展实验工作。

除了分样工作,Mako Takada在船上还完成了微生物纯菌株的分离培养,添加同位素标记的富集实验用于检测微生物代谢活性等工作。后续的DNA和RNA提取用于微生物多样性检测、宏基因组和宏转录组分析,以及微生物细胞数量分析由Jason B. Sylvan的实验室完成。拿到样品后,我将在实验室开展进一步研究工作。

最后,感谢中国IODP提供的宝贵机会,感谢办公室的工作人员多次热心提供帮助!预祝IODP 390/393航次后期研究取得重要成果!

 

撰稿:田丽艳 余甜甜

编辑:李阳阳