Ser vi ut mot det islagte havet rundt oss, ser vi en dramatisk hvit ørken, en enorm slette uten trær, som både gir en plattform for liv, og samtidig er formet av livet rundt den. Å forstå dette systemet- av-systemer er kjernearbeidet til forskere med fokus på havisens fysiske, optiske og kjemiske egenskaper; havkjemi, vannets optiske egenskaper, helt ned til havbunnen og dens sammensetning.

Hvis vi starter med overflaten, undersøker et team hva havisen er laget av, hvordan den er strukturert, og hvordan den forandrer seg - mer eller mindre de synlige delene av en liten tynn is-hinne mellom havet og atmosfæren. Vi bruker mange timer på å gå rundt med en elektromagnetisk induksjonsmåler og en snødybdesonde laget for geofysiske og hydrologiske bruksområder. Med disse prøver vi å forstå fordelingen av havistykkelse og snødybde over et enkelt isflak.

Deretter samler vi iskjerner for å forstå den detaljerte strukturen til havis, dens tetthet og saltholdighet. Disse enkle datasettene er kritiske for å kunne lese av havistykkelse og struktur fra satellittinstrumenter. De hjelper oss å forstå hva som kan sees fra verdensrommet, og hvordan vi kan tolke dataene vi får fra satellittene.

Vi bruker egne luftbårne instrumenter - et helikopter som sleper en elektromagnetisk induksjonssensor og bærer et par kameraer. Dette oppsettet hjelper oss med å se på større områder, rekonstruere havistykkelsen og overflatetopografi over titalls til hundrevis av kilometer. En liten drone samler data for å kunne bestemme hvor store isflakene er, slik at vi kan lage «isflakstørrelse»-rekonstruksjoner av overflatetopografi ved hjelp av mange overlappende bilder.

Når vi legger sammen alt dette, tar vi sikte på å forstå hvordan isen er satt sammen, hvordan snø og sjøisrygger fordeler seg, hvor mye is som blir dannet, smelter eller driver fra et sted til et annet. Til slutt håper vi å få et bilde av hvor ting lever på isen. Antall isrygger i et område, for eksempel, gir en ide om hvor mye plass det er for små dyr og fisk til å gjemme seg for større rovdyr. Fordelingen av snøen gir en ide om hvor mye lys som kan være tilgjengelig under isen; fordelingen av flakstørrelsen en idé om hvor mye flakkant som er tilgjengelig for sjøvann som skyller inn i rommet mellom snø og is der organismer kan leve.

I prosessen fanger vi noen ganger dette livet i full utfoldelse! Bare et lite vanntett kamera på en stang kan fortelle oss hvordan de fysiske tingene vi studerer gir rom for ly og for å leve, som for eksempel et uventet blinkskudd av en ung polartorsk som lever på stedet. Uten å ta noen små sjanser og vende vår nyskjerrighet og undring mot tilsynelatende trivielle aktiviteter, ville vi ellers bare kunne gjette på hva som egentlig skjer der inne under isen.

Denne polartorsken, så vel som alle levende organismer som lever i og rundt havisen og de øvre lag av havet, er på en eller annen måte avhengig av lys. Tristan Petit jobber med å forstå hvordan lys klimaet i det nordlige Barentshavet endres med klimaendringer. For å justere sine matematiske modeller, må han først måle forskjellige ting som påvirker forplantning og svekkelse av lys fra bunnen av atmosfæren til hundre meters dybde i havet. Dette begynner med å måle såkalt snø/is-albedoen (Måten vi måler for å forklare hvordan overflaten reflekterer sollys) det vil si den andelen av lyset som reflekteres av overflaten, så vel som lyset som trenger gjennom isen, som tallfester den gjenværende andelen lys som finnes ved bunnen av isen.

Deretter måler vi den vertikale strukturen til lysabsorpsjonen og spredning i vann, som gir en indikasjon på vannets evne til å overføre lys, og som avhenger av mengden av tre typer vannbestanddeler. Ført har vi mikroalger, kalt planteplankton, som absorberer hovedsakelig den blå, og i mindre grad den røde delen av lysspekteret. Planteplankton er det viktigste opphavet til fargen på havet i det meste av åpent hav rundt om i verden. Deretter absorberer det fargede oppløste organiske stoffet (CDOM) blått lys og blir derfor noen ganger kalt "gult stoff" da det slipper igjennom det grønne og røde lyset. Og til slutt kommer ikke-algepartiklene (NAP). Disse er de sterkeste lyssprederne og sender dermed en del av lyset tilbake til atmosfæren. CDOM og NAP er for det meste til stede i kystområder, men kan også produseres fra nedbrytning av plankton.

Selve havet er både det fysiske hjemmet for et utrolig utvalg av liv på jorden, og et viktig "bakteppe" for alt som ikke direkte lever i det.

Havisen danner et unikt miljø for sirkulering av forskjellige kjemiske forbindelser og utveksling av disse mellom havet og atmosfæren. Iskjerner samles og seksjoneres opp for å forstå variasjoner i karbonatkjemi, uorganiske næringsstoffer og sporingsindikatorer for forskjellige vannkilder gjennom iskjerner fra toppen til bunnen av kjernen, tillegg er det gjort målinger i de unike strukturene som kjennetegner issonen, som i snø, sjøvann under is, saltlake og frostblomster. Disse datasettene gir bedre innsikt i havisens rolle i polarhavets kjemi og hvordan det kan skifte i løpet av denne perioden med miljøendringer.

Høyt i Arktis, hvor vi jobber i temperaturer ned til 30 grader under kroppens frysepunkt, er vi klar over at vi er besøkende her - tillatt å eksistere i vår kokong av stål så lenge vi styrer den klokt. På en måte er det bedre å tenke på vår plass her på den måten, innelukket i en liten boble og undersøke utover for å finne våre grenser, eller søke ny kunnskap.

Å leve i denne boblen kaller på vår følelse av undring, og fungerer samtidig som en påminnelse om at vi bare er en del av et intrikat og komplekst system av systemer.

Det er ingen tvil om at det er et privilegium å være her, og en viktig del av vår rolle som forskere er å kommunisere denne følelsen av surrealistisk undring. For oss som forskere må vi noen ganger begrense fokuset vårt for å forstå en veldig spesifikk komponent av ett aspekt av dette dynamiske systemet av systemer. Det er her vi kommer inn i de mer tørre og kjedelige deler av vitenskapen - statistikk, grafer, lange og kompliserte ord. Å nærme seg arbeidet vårt med nysgjerrighet og undring er viktig for å se hvordan dette smale fokuset passer inn i det større puslespillet.

Som geografer, fysikere og kjemikere er vi opptatt av stillaset som setter scenen for at livet skal skje - som igjen er formet av selve livet! Alt må ha et sted å leve, og vi er heldige som kan oppdage hvordan dette fungerer i det ugjestmilde - i det minste for oss mennesker - høye Arktis.