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Aux côtés de Charles Wyville Thomson, Carpenter conduit les missions d’exploration des H.M.S. Lightning et H.M.S. Porcupine en eaux profondes dans le nord de l’Écosse de 1868 à 1870. Afin de compléter ces premiers travaux, Carpenter suggère en mars 1870 d'étendre ces observations au sud de l'Europe et à la Méditerranée[1].
L'analyse des observations physiques suites à ces premières croisières, permettent à Carpenter d'esquisser une théorie sur le déplacement des masses d'eau océaniques qui diffère en plusieurs points de la théorie pionnière de Matthew Fontaine Maury[2].
Compte tenu du contexte de l'époque avec l'essor de la télégraphie sous-marine[3], Carpenter fut l'artisan principal qui convainquit à la fois l’Amirauté et le gouvernement britannique d’engager une expédition océanographique de grande ampleur afin d’étendre les observations à l’échelle mondiale. Ces efforts déboucheront sur la mission d'exploration du H.M.S. Challenger[4].
Il obtient un doctorat en droit honoris causa décerné par l’université d’Édimbourg en 1871.
1839 : Principles of general and comparative physiology (J. Churchill, Londres, réédité à de nombreuses reprises).
1843 : Popular cyclopædia of natural science (trois volumes, Londres).
1846 : A Manual of Physiology, including physiological anatomy, etc. (John Churchill, Londres, réédité à de nombreuses reprises).
1847 : Vegetable physiology and botany; including the structure and organs of plants, their characters, uses, geographical distribution and classification, according to the Natural System (Wm. S. Orr and Co., Londres).
1848 : Animal physiology (Wm. S. Orr and Co., Londres).
1850 : On the Use and Abuse of Alcoholic Liquors, in health and disease. Prize essay (John Churchill, Londres).
1851 : On the Intimate Structure of the Shells of the Brachiopoda partie incluse dans l’ouvrage de Thomas Davidson (1817-1885) British Fossil Brachiopoda).
1856 : The Microscope and Its Revelations (John Churchill, Londres, réédité à de nombreuses reprises).
1857 : Mechanical Philosophy, Horology, and Astronomy (Londres).
1873 : avec C.W. Thomson et John Gwyn Jeffreys (1809-1885), The Depths of the Sea. An account of the general results of the dredging cruises of H.M.SS. “Porcupine” and “Lightning” during the Summers of 1868, 1869, and 1870 (Londres).
1874 : Principles of Mental Physiology, with their applications to the training and discipline of the mind, and the study of its morbid conditions (H.S. King & Co, Londres, réédité à de nombreuses reprises).
Allen G. Debus (dir.) (1968). World Who’s Who in Science. A Biographical Dictionary of Notable Scientists from Antiquity to the Present. Marquis-Who’s Who (Chicago) : xvi + 1855 p.
