Approximately one week ago, we started with the first geological station of our cruise through the Pacific Ocean. However, for the non-earth scientists out there, let me set the scene for what this actually entails.

You already know from our previous blog posts that during a water station, we sample the water column with a CTD. For our geological stations, we send different types of coring devices deep into the sea to collect sediment samples from the seafloor. On our journey to the depths of the North Pacific, we are like Columbus, who, on his journey to discover an unknown world, said: “Following the light of the sun we left the old world.”

On our expedition from the South to the North Pacific, we discover a “new world” of our own – the seafloor of the Pacific Ocean. But unlike Columbus following the light of the sun to undiscovered places, we are guided by the light of our TV-Multi Corer (TV-MUC) to the literal bottom of the ocean, getting a front row seat to view some of the mysterious treasures contained in the world (far) beneath the waves.

So what exactly is this so called MUC or TV-MUC?

A Multi Corer (MUC) is used to collect multiple undisturbed sediment samples including the sediment-water interface from the seafloor. The corer is comprised of up to 12 transparent polycarbonate core tubes with a diameter of 10 cm that are fixed to core holders and the coring head. The coring head contains a damped hydraulic system to ensure undisturbed samples. Penetration into the sediment is controlled by detachable lead weights at the top of the coring head. When the rack is lowered to the sea floor, the core head is pushed by hydrostatic pressure slowly into the sediment. Once the sampling is completed, spring-loaded lids are pressed onto the tube at the top and bottom as soon as a safety mechanism is released. Both lids secure the sample and prevent disturbance. When extracted from the seafloor, the core tubes are closed at the bottom by rubber stoppers. Whenever possible, a video camera and light source are be attached to the MUC (TV-MUC) and the entire journey down can be recorded (the “guiding light” mentioned above). This is especially helpful to get a first look at the seafloor in order to find a good spot for sampling.

Crew and scientists bring the Multi Corer back on board the research vessel. Photo: Thomas Ronge, editing: Steffen Niemann

To provide an example, just a few days ago the TV-MUC was very helpful when we wanted to sample the Nintoku seamount at 2072 m depth, located at the southern part of the Emperor Seamount Chain. During the TV-MUC’s voyage down, we passed a few fish, jellyfish and a lot of organic particles sinking down slowly. When the seafloor finally came into view, we were greeted by big basalt pillows (aka “hard rock”). Any attempt at sampling was not possible without potentially breaking the coring tubes caused by the hard material. A reason for the missing sediments could be the strong currents at 2000 m depth at this location. So, we decided to head forward to a better spot. Just 2 hours later we found another site at the Nintoku seamount. The TV-MUC was deployed to 1313 m. At the bottom, we saw nice sediments with ripple structures, in addition to wildlife in the form of fish and a few starfish. After a second look, the TV-MUC was released into the seafloor and was subsequently pulled out. We got a maximum recovery of 22cm undisturbed sediment from the seafloor of the North Pacific Ocean at this location. The muddy MUC samples came back to the surface, and were ready for further treatments. The different sampling processes of the sediment tubes will be described in detail in one of our following blogs.

Picture taken by TV-MUC: Basalt pillows

Now you have some insight into our scientific work on geological stations, specifically the application of the TV-MUC, and how we collect surface sediment samples from deep ocean during our research expedition. The reason and the purpose why we collect sediments from the seafloor will be also described in one of the following blogs, so stay in touch with us!

You also can now see that, in addition to collecting sediment samples and gaining knowledge from the depths of the ocean, we also have the opportunity to view first-hand Nature’s “TV-show” of a place that nobody has been before. All this, and we still can say it is just the beginning of our journey through the Pacific Ocean!

Tjoerdis Stoerling M.Sc. Geoscience student at GEOMAR.

Deutsche Übersetzung:

Matsch, MUC und die nächste Episode von “Blue Planet”!

Vor circa einer Woche haben wir mit der ersten geologischen Station auf unserer Ausfahrt im Pazifik begonnen. In diesem Blog- Eintrag werde ich versuchen, einen kurzen Überblick über unsere Arbeit an einer geologischen Station zu geben.

Von unseren vorherigen Blog-Einträgen ist bereits bekannt, dass wir während einer Wasser-Station die Wassersäule mit einer CTD-Rosette beproben. An unseren geologischen Stationen hingegen schicken wir verschiedene Beprobungsgeräte in die Tiefen des Ozeans, um Sedimentproben vom Grund des Pazifiks zu fördern. Auf unserer Reise in die Tiefen des Nordpazifiks sind wir ein bisschen wie Columbus, der auf seiner Reise in die unbekannte Welt einst sagte: “Dem Sonnenlicht folgend, haben wir die alte Welt verlassen.”

Auf unserer Expedition vom Süd- in den Nordpazifik haben wir auch eine “neue Welt” erkundet ­- den Meeresboden des pazifischen Ozeans. Aber während Columbus dem Licht der Sonne zu neuen unbekannten Orten der Erde gefolgt ist, folgen wir dem Licht unseres „TV- Multicorers“ (TV- MUC) auf den Grund des Ozeans. So sitzen wir in der ersten Reihe, wenn es darum geht einen Blick auf die verborgenen Geheimnisse des Ozeanes zu erlangen, die tief unter den Wellen verborgen liegen.

Aber was ist eigentlich ein MUC oder TV-MUC?

Ein Multi-Corer (MUC) wird genutzt, um gleichzeitig mehrere ungestörte Oberflächensediment-Proben aus dem Meeresboden zu entnehmen, einschließlich der Sediment-Bodenwasser- Grenzschicht, des überstehenden Wassers und des Porenwassers. Der Bohrer selbst besteht aus bis zu 12 durchsichtigen Kunststoffröhren mit einem Durchmesser von 10 cm, die in einem Kopfstück mit Metallfedern in den Halterungen fixiert sind.  Die hydraulische Dämpfung des Kopfstücks ermöglicht eine ungestörte Probennahme. Wenn das Gestell auf den Meeresboden gelassen wird, wird das Kopfstück mit Hilfe von hydrostatischem Druck langsam in den Meeresboden gedrückt. Mit Abschluss der Probenentnahme werden Kappen auf die beiden Enden der Röhren gepresst, sobald der Sicherungsmechanismus ausgelöst wird. Die beiden Kappen schützen die Sedimentproben und ermöglichen eine ungestörte Entnahme. Sobald die Proben vom Meeresboden entnommen wurden, werden die Röhren am Boden mit Gummistopfen verschlossen. Immer wenn möglich, wird eine Videokamera und eine Lichtquelle an den MUC angeschlossen (TV-MUC) und die gesamte Reise in die Tiefe kann aufgezeigt werden. Dies ist besonders hilfreich für einen ersten Überblick über den Meeresboden, um eine geeignete Stelle für die Probenentnahme zu finden.

Ein gutes Beispiel hierfür liegt gerade mal ein paar Tage zurück, als der TV-MUC sehr hilfreich war bei dem Versuch, den Nintoku Seamount in 2074 m Tiefe zu beproben. Dieser bereits seit langem erloschene submarine Nintoku Vulkan befindet sich am südlichen Rand der Emperor-Kette. Auf der Reise des TV-MUCs in die Tiefe begegneten uns ein paar Fische, Quallen und viele organische Partikel, die langsam abwärts trieben. Als der Meeresboden endlich in Sicht kam, wurden wir von basaltischen Kissenlaven überrascht (wobei Basalt ein sehr hartes Gestein ist).

Eine Beprobung war somit aufgrund des harten Untergrundes nicht möglich, da es sonst zum Bersten der Röhren gekommen wäre. Eine Möglichkeit für das fehlende Sediment an dieser Lokation könnte eine starke tiefe Wasserströmung in 2000 m Tiefe sein. So entschieden wir nach einer geeigneteren Stelle zu suchen. Nach nur zwei Stunden fanden wir eine gute Beprobungsmöglichkeit an einer anderen Seite des Nintoku Vulkans. Der TV-MUC wurde somit in 1313 m Tiefe geschickt. Am Meeresboden angekommen, sahen wir schöne Sedimente mit Rippelstrukturen und verschiedene Meeresbewohner in Form von Fischen und einigen Seesternen. Nach einem weiteren Kontrollblick wurde der TV-MUC auf den Meeresboden heruntergelassen, drang in das Sediment erfolgreich ein und wurde von uns anschließend wieder herausgezogen. Wir erhielten an dieser Lokation im Nordpazifik ein ca. 22cm ungestörtes Sedimentprofil des Meeresbodens. Die matschigen MUC- Proben gelangten zurück an Bord und wurden von uns aus dem TV-MUC noch in den Kunststoffröhren für weitere Bearbeitungsschritte entnommen. Die verschiedenen Beprobungs- und Bearbeitungsschritte der Sedimentproben werden im Einzelnen in einem unserer nächsten Blog-Einträge beschrieben.

Nun habt ihr einen kleinen Einblick in unsere wissenschaftliche Arbeit an geologischen Stationen erhalten, insbesondere in die Anwendung des TV-MUC und wie wir Oberflächensedimente aus den Tiefen des Ozeans während unserer Forschungsreise fördern. Aus welchem Grund und Zweck wir überhaupt Sedimente des Meeresbodens beproben, werden wir euch in einem unserer nächsten Block-Einträge erklären, bleibt also dran!

Hinzukommend wisst ihr nun, dass wir neben dem Sammeln von Sedimentproben und neuem Wissen der Tiefe des Ozeanes auch die Möglichkeit haben, eine Naturdokumentation aus erster Hand zu erleben, an Orten die zuvor noch niemals jemand gesehen hat. Wir haben nun schon so viel erlebt und es ist erst der Beginn unserer fantastischen Reise durch die Tiefen des pazifischen Ozeans!

Tjoerdis Stoerling M.Sc. Geoscience Student am GEOMAR.