挑战者号上的研究
1872—1876年，默里参加挑战者号环球考察。科学团队由查尔斯·威维尔·汤姆森领导，沿航线测量海水和海底，采集生物及沉积物。默里是其中的研究成员，并非这次考察唯一的组织者。
参考：[1]
从样本到成套报告
船只返航后，样本仍需分类、比较和发表。1877年爱丁堡设立整理考察成果的办公室，默里后来主持这项工作，编辑汇集为50卷的考察报告。出海记录因此成为其他研究者可以查阅和继续使用的资料。
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建立岸上研究站
1884年，默里在格兰顿开办苏格兰海洋研究站，早期实验室设在改装的驳船“方舟”上，并配有汤姆森的藏书。研究站后来迁往米尔波特，1897年当地的新站由默里揭幕。这条机构脉络后来发展为苏格兰海洋科学协会。
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