Ocean Drilling: Čo vedci objavili 50 rokov neskôr

Je to ohromujúce, ale pravdivé je, že vieme viac o povrchu Mesiaca ako o oceánskom dne. Veľa z toho, čo vieme, pochádza z vedeckého oceánskeho vŕtania - systematického zberu vzoriek jadra z hlbokého morského dna. Tento revolučný proces začal pred 50 rokmi, keď vrtná loď Glomar Challenger vyplula do Mexického zálivu 11. augusta 1968 na prvej výprave federálne financovaného Deep Sea Drilling Project.

V roku 1980 som pokračoval vo svojej prvej vedeckej expedícii v oceáne a odvtedy som sa zúčastnil ďalších šiestich výprav do miest vrátane severného Atlantiku a Antarktídy. V mojom laboratóriu pracujem so študentmi a študentmi z týchto expedícií. Každé z týchto jadier, ktoré sú valce dlhé 31 stôp a široké 3 palce, je ako kniha, ktorej informácie čakajú na preloženie do slov. Držanie novo otvoreného jadra, naplneného kameňmi a sedimentom z dna oceánu Zeme, je ako otvorenie vzácnej pokladnice, ktorá zaznamenáva čas v histórii Zeme.

Pozri tiež: Expedícia k ponorenému „stratenému kontinentu“ Zealandia a „úspech“

Viac ako polstoročie dokázalo vedecké vŕtanie oceánov teóriu tektonickej platne, vytvorilo pole paleoceanografie a predefinovalo, ako vnímame život na Zemi tým, že odhaľujeme obrovskú rozmanitosť a objem života v hlbokej morskej biosfére. A ešte je potrebné veľa sa naučiť.

Technologické inovácie

Dve kľúčové inovácie umožnili výskumným lodiam odobrať základné vzorky z presných miest v hlbokých oceánoch. Prvý z nich, známy ako dynamické určovanie polohy, umožňuje, aby loď s dĺžkou 471 stôp zostala pevne na mieste pri vŕtaní a opätovnom získavaní jadier, jeden na vrchole druhého, často vo viac ako 12 000 stopách vody.

Kotvenie nie je v týchto hĺbkach uskutočniteľné. Namiesto toho technici upustia torpédovito tvarovaný nástroj nazývaný transpondér cez stranu. Zariadenie nazývané menič, namontované na trupe lode, vysiela akustický signál transpondéru, ktorý odpovedá. Počítače na palube počítajú vzdialenosť a uhol tejto komunikácie. Prívody na trupe lode manévrujú plavidlo, aby zostalo na tom istom mieste, v protiklade so silami prúdov, vetra a vĺn.

Ďalšia výzva nastáva, keď vrtáky musia byť nahradené strednou prevádzkou. Oceánska kôra je zložená z vyvrhnutej horniny, ktorá nosí bity dlho predtým, ako sa dosiahne požadovaná hĺbka.

Keď sa to stane, posádka vrtáku prinesie celú vrtnú rúrku na povrch, namontuje nový vrták a vráti sa do rovnakej diery. To si vyžaduje vedenie potrubia do kužeľa v tvare lievika v tvare rebríka, menej ako 15 stôp širokého, umiestneného na dne oceánu pri ústí vŕtacieho otvoru. Tento proces, ktorý bol prvýkrát vykonaný v roku 1970, je ako znížiť dlhé vlákno špagiet do štvrtiny palca-široký lievik na hlbokom konci olympijského bazéna.

Potvrdenie tanierovej tektoniky

Keď sa v roku 1968 začalo s vedeckým oceánskym vrtaním, teória tektonickej platne bola predmetom aktívnej diskusie. Jednou z kľúčových myšlienok bolo, že na hrebeňoch na morskom dne sa vytvorila nová oceánska kôra, kde sa oceánske dosky od seba vzďaľovali a medzi nimi sa zviezla magma z vnútra Zeme. Podľa tejto teórie by kôra mala byť novým materiálom na hrebeni oceánskych hrebeňov a jej vek by sa mal zvyšovať so vzdialenosťou od hrebeňa.

Jediný spôsob, ako to dokázať, bola analýza sedimentov a skalných jadier. V zime 1968-1969 Glomar Challenger vyvŕtal sedem lokalít v južnom Atlantickom oceáne na východ a na západ od stredoatlantického hrebeňa. Ako vyvrcholené horniny oceánskeho dna, tak aj nadložné sedimenty starnúce v dokonalej zhode s prognózami, potvrdzujúc, že ​​sa na hrebeňoch tvorila oceánska kôra a platová tektonika bola správna.

Rekonštrukcia histórie Zeme

Oceánsky záznam histórie Zeme je kontinuálnejší ako geologické formácie na pevnine, kde erózia a redepozícia vetra, vody a ľadu môže narušiť záznam. Vo väčšine oceánskych lokalít je sediment položený časticami, mikrofosíliou mikrofosíliou a zostáva na mieste, prípadne podľahne tlaku a zmení sa na skalu.

Mikrofosílie (planktón) konzervované v sedimente sú krásne a informatívne, aj keď niektoré sú menšie ako šírka ľudských vlasov. Podobne ako väčšie fosílie rastlín a zvierat môžu vedci využiť tieto jemné štruktúry vápnika a kremíka na rekonštrukciu minulých prostredí.

Vďaka vedeckému oceánskemu vŕtaniu vieme, že po štrajku asteroidov zabili všetky non-vtáčie dinosaury pred 66 miliónmi rokov, nový život kolonizoval kráterový okraj v priebehu rokov a do 30 000 rokov prekvital celý ekosystém. Niekoľko hlbokých morských organizmov žilo priamo cez dopad meteoritu.

Oceánske vŕtanie tiež ukázalo, že o desať miliónov rokov neskôr, masívne vypustenie uhlíka - pravdepodobne z rozsiahlej sopečnej činnosti a metánu uvoľneného z tavenia hydrátov metánu - spôsobilo prudký, intenzívny otepľovanie udalosť, alebo hypertermálne, tzv Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Počas tejto epizódy, dokonca aj Arktída dosiahla viac ako 73 stupňov Fahrenheita.

Výsledné okyslenie oceánu od uvoľnenia uhlíka do atmosféry a oceánu spôsobilo masívne rozpustenie a zmenu hlbokého oceánskeho ekosystému.

Táto epizóda je pôsobivým príkladom vplyvu rýchleho otepľovania klímy. Celkové množstvo uhlíka uvoľneného počas PETM sa odhaduje približne na množstvo, ktoré ľudia uvoľnia, ak spálime všetky zásoby fosílnych palív Zeme. Dôležitým rozdielom je však to, že uhlík uvoľňovaný sopkami a hydrátmi bol omnoho pomalší ako v súčasnosti uvoľňujeme fosílne palivá. Môžeme teda očakávať ešte dramatickejšiu zmenu klímy a zmeny ekosystémov, pokiaľ neprestaneme emitovať uhlík.

Nájdenie života v sedimentoch oceánu

Vedecké morské vŕtanie tiež ukázalo, že v morskom sedimente je približne toľko buniek, ako v oceáne alebo v pôde. Expedície našli život v sedimentoch v hĺbkach viac ako 8000 stôp; v ložiskách morského dna, ktoré sú staré 86 miliónov rokov; a pri teplotách nad 140 stupňov Celzia.

Dnes vedci z 23 krajín navrhujú a realizujú výskum prostredníctvom Medzinárodného programu na objavovanie oceánov, ktorý využíva vedecké vŕtanie oceánov na obnovu údajov zo sedimentov a hornín morského dna a na monitorovanie prostredia pod dnom oceánu. Coring produkuje nové informácie o tektonike dosiek, ako sú zložitosti tvorby oceánskej kôry a rozmanitosť života v hlbokých oceánoch.

Tento výskum je drahý a technologicky a intelektuálne intenzívny. Ale iba objavovaním hlbokého mora môžeme obnoviť poklady, ktoré má, a lepšie porozumieť jeho kráse a zložitosti.

Tento článok bol pôvodne uverejnený na Konverzácii Suzanne O'Connell. Prečítajte si pôvodný článok.