В северной климатической зоне, где расположен Усинск, вопросы состояния льда и темпов климатических изменений остаются в фокусе внимания специалистов. На этом фоне интерес вызывает новая научная разработка: исследователи описали микроскопическую систему для наблюдений на месте (in situ), позволяющую изучать микроструктуру морского льда и живые микроорганизмы без извлечения керна и без разрушения среды.
Авторы отмечают, что традиционные методы микроскопии морского льда обычно опираются на бурение и работу с извлечёнными образцами. Такой подход, по их данным, может приводить к термодинамическим нарушениям, механическим повреждениям, потерям растворённых веществ и живого материала, а также к изменениям в жизнедеятельности клеток при хранении и транспортировке. В представленной работе предложен альтернативный вариант: погружной микроскоп-эндоскоп для съёмки внутри ледяной матрицы в реальном времени.
Оптические компоненты размещены в цилиндрическом корпусе, рассчитанном на установку в скважину для извлечения ледяного керна диаметром 10 см. При контакте с морским льдом водоиммерсионный объектив Olympus 20x работает на рабочем расстоянии 3.5 mm при глубине резкости 1.47 mm; далее свет перенаправляется зеркалом, а изображение формируется на цветную камеру BlackflyUSB-3 с разрешением 2.3M пикселей через ахроматический дублет Edmund Optics 175-mm MgF2. Подсветка выполнена на светодиодном кольце Adafruit 12 RGB, предусмотрены разные режимы освещения, включая косую микроскопию обратного рассеяния (OBM), что позволяет разделять фазовый и абсорбционный контраст и, в частности, визуализировать структуры вроде пузырьковых включений. Отдельно указывается поле зрения: 563 mm × 352 mm.
Для герметизации использованы O-образные уплотнительные кольца и дополнительные меры защиты; испытания на герметичность проводились с имитацией погружения до 5 м. Управление камерой и подсветкой реализовано через графический интерфейс на Python (tkinter и инструменты для работы с камерой), сохранение изображений ведётся в формате .tif.
Систему протестировали на однолетнем льду на 8 станциях вокруг Qikiqtarjuaq Island у Baffin Bay (Nunavut, Canada) в период с 20 апреля по 3 мая 2023 года. Приводятся условия работ: снежный покров от 3 до 10 см, толщина льда от 95 до 143.5 см, температура воздуха от -11 до 0°C, высота надводного борта (freeboard) от 2 до 12.5 см, температура льда от -5.8 до -1.6°C, объёмная солёность (bulk salinity) от 3.97 до 10.21 PSU. Съёмка начиналась в нижних 10 см у границы лёд–вода, профиль выполняли с шагом 10 см; суммарно получено 7 734 изображений.
В аннотации подчёркивается, что система дала возможность получить изображения живых и интактных одноклеточных и колониальных диатомей и зафиксировать микрофизические особенности морского льда на высоком разрешении.
Хотя исследования выполнялись в Арктике у берегов Канады, сама технологическая идея — наблюдать ледяную микроструктуру и биологические компоненты без разрушения образца — может быть востребована в широком спектре северных исследований и мониторинга. Для Усинска это актуально как для города, находящегося в северной климатической зоне, где научные и прикладные работы, связанные со льдом и сезонными изменениями, требуют точных инструментов наблюдения и контроля.
Присоединяйтесь к нашему Telegram-каналу.
Присоединяйтесь к нашей группе в ВК.
Материалы из рубрики "Экология" читайте здесь.
Создание сайтов