Bunnskraping. Det var den norske pionéren i marinbiologi, Michael Sars, som fremfor noen inspirerte Asbjørnsen til å begynne med studier av marine organismer. Selv om Asbjørnsen var i full gang med innsamling av eventyr, var havets rikdom av underlige livsformer forlokkende. Fra siste halvdel av 1840-årene arbeidet Asbjørnsen i lange perioder med bunnskraping og innsamling av marine organismer. I 1853 kom han med en avhandling om dyrelivet i Oslofjorden – «Christianiafjordens Littoralfauna».

Sommeren 1853 gjorde Asbjørnsen sin mest sensasjonelle oppdagelse. Med selvlaget redskap fikk han opp deler av en stor sjøstjerne fra 400 meters dyp i Hardangerfjorden. Den gebrekkelige sjøstjernen kom opp stykkevis og delt, men lot seg rekonstruere. Den var over 60 cm i diameter, korallrød med vakker perlemorsglans og med hele 11 lange armer.

Sjøstjernen var noe helt for seg selv, ukjent for naturvitenskapen. Den minnet mye om den fossile sjøstjernen Protaster. Nærmest et «levende fossil», som hadde holdt seg uforandret i havdypet gjennom enorme tidsrom. Asbjørnsen tenkte på beretningen i norrøn mytologi om Frøyas vakre brystsmykke Brisingamen, som Loke gjemte i dyphavet. Nå hadde Asbjørnsen funnet det igjen. Han ga sjøstjernen det vitenskapelige navnet Brisinga endecacnemos, som står fortsatt i dag.

Asbjørnsen, Sars og Darwin. Michael Sars og sønnen Georg Ossian Sars var de store pionérene i norsk zoologi, med en rekke store, marinbiologiske oppdagelser. De dokumenterte en uventet rikdom av liv på flere hundre meters havdyp og bidro sterkt til å åpne opp en helt ny forståelse av dyphavet. Det var likevel ikke livløst i det kalde og mørke havdypet. Dette ga støtet til en rekke internasjonale dyphavsekspedisjoner.

Mange år etter Asbjørnsens oppdagelse fant Georg Ossian Sars en lignende sjøstjerne og skrev en monografi om Brisinga utgitt i 1875. I innledningen presenterte han Asbjørnsens oppdagelseshistorie og bakgrunnen for navnet i norrøn mytologi. Sars sendte monografien til tidens mest berømte vitenskapsmann, Charles Darwin, som svarte og berømmet Sars for hans arbeid og de utsøkte illustrasjonene.

Om Darwin festet seg ved navnet Asbjørnsen er uvisst, men sikkert er det at Asbjørnsen var en stor beundrer av Darwin. Faktisk var det Asbjørnsen som først presenterte Darwins berømte bok om artenes opprinnelse på norsk i en artikkel i tidsskriftet Budstikken i 1861, et drøyt år etter at boken var utgitt i England. Mange år senere ble zoologiprofessoren Georg Ossian Sars den første som foreleste om Darwins utviklingslære ved Universitetet.

Naturfag for ungdommen. Asbjørnsen gjorde en stor innsats som formidler og folkeopplyser om temaer knyttet til natur og ressursbruk. Bidragene kom i form av artikler, skrifter og bøker. Han skrev et bokverk på seks bind – «Naturhistorie for ungdommen» – med et vell av opplysninger om de ulike dyregruppene. Verket er på over 2000 sider, utgitt i perioden 1838 til 1849.

Informasjonen Asbjørnsen gir om utbredelsen av forskjellige arter er interessant i dag. Den viser hvordan faunaen har endret seg fra Asbjørnsens dager – noen arter er blitt sjeldne eller borte, mens andre har etablert seg og økt sin utbredelse her i landet.

De marinbiologiske studiene trakk i langdrag. Asbjørnsen var avhengig av statsstipend for hver større undersøkelse. Noen søknader ble innvilget, andre fikk avslag. Han søkte også på en ledig stipendiatstilling i zoologi, som kunne ha gitt innpass i fagmiljøet, men den gikk til en annen. Asbjørnsen ble stående utenfor det akademiske miljøet og ga til slutt opp den marinbiologiske forskerkarrièren.

Det var ikke bare havets eventyrlige dyreverden som lokket. Asbjørnsen var i høyeste grad også en skogens mann, ivrig fisker, jeger og friluftsmann. I 1855 utga han en bok om skog og skogsdrift i Norge.

Etter studier i Tyskland ble Asbjørnsen forstmann, og selv om det kom i skyggen av eventyrene, var det dette som ble hans yrke gjennom mange år.