Okeāna urbšana: ko zinātnieki ir atklājuši 50 gadus vēlāk

Tas ir satriecošs, bet taisnība, ka vairāk uzzinām par Mēness virsmu, nevis par Zemes okeāna grīdu. Liela daļa no tā, ko mēs zinām, ir iegūti no zinātniskās okeāna urbšanas - sistemātiska galveno paraugu vākšanas no dziļjūras gultnes. Šis revolucionārais process sākās pirms 50 gadiem, kad urbšanas kuģis Glomar Challenger 1968. gada 11. augustā devās uz Meksikas līcī pirmo federālās finansētās Deep Sea Drilling Project ekspedīciju.

Es devos uz savu pirmo zinātnisko okeāna urbšanas ekspedīciju 1980. gadā, un kopš tā laika esmu piedalījies vēl sešās ekspedīcijās uz vietām, tostarp tālu no Ziemeļatlantijas un Antarktīda Weddell jūras. Manā laboratorijā mani studenti un es strādājam ar šiem ekspedīcijām. Katrs no šiem kodoliem, kas ir cilindri, kas ir 31 pēdas garš un 3 collas plats, ir kā grāmata, kuras informācija gaida, lai to pārtulkotu vārdos. Turot tikko atvērtu kodolu, kas piepildīts ar klintīm un nogulumiem no Zemes okeāna grīdas, ir līdzīga reta dārgumu lāde, kas ieraksta laika gaitu Zemes vēsturē.

Skatiet arī: Ekspedīcija uz zemūdens “Lost Continent” Zealandia “Success”

Vairāk nekā pusgadsimta zinātniskā okeāna urbšana ir pierādījusi plāksnes tektonikas teoriju, radījusi paleokeanogrāfijas lauku un definējusi to, kā mēs skatāmies uz dzīvību uz Zemes, atklājot milzīgu daudzveidību un dzīves apjomu dziļajā jūras biosfērā. Un vēl ir daudz jāgūst.

Tehnoloģiskās inovācijas

Divi galvenie jauninājumi ļāva pētniecības kuģiem ņemt paraugus no precīzām vietām dziļajos okeānos. Pirmais, kas pazīstams kā dinamiskā pozicionēšana, ļauj 471 pēdu kuģim palikt fiksētā vietā, urbjot un atgūstot serdeņus, no kuriem viens ir nākamais, bieži vairāk nekā 12 000 pēdu ūdens.

Šajos dziļumos noenkurošana nav iespējama. Tā vietā tehniskie darbinieki nolaiž torpēdu instrumentu, ko sauc par transponderi. Ierīce, ko sauc par pārveidotāju un ir uzstādīta uz kuģa korpusa, transponderim nosūta akustisku signālu, kas atbild. Datori uz kuģa aprēķina šī paziņojuma attālumu un leņķi. Trakeri uz kuģa korpusa manevrē kuģi, lai paliktu tieši tajā pašā vietā, novēršot straumes, vēja un viļņu spēkus.

Vēl viens izaicinājums rodas, ja urbji ir jāaizstāj ar vidējo darbību. Okeāna garoza sastāv no lielgabala klints, kas ilgo laiku pirms vēlamā dziļuma sasniegšanas.

Ja tas notiek, sējmašīnas apkalpe ieved visu urbšanas cauruli uz virsmas, piestiprina jaunu urbju un atgriežas tajā pašā caurumā. Tas prasa vadot cauruli piltuves formas atkārtotas ieejas konusā, kas ir mazāks par 15 pēdām un novietots okeāna apakšā pie urbuma cauruma. Šis process, kas pirmo reizi tika pabeigts 1970. gadā, ir kā garas spageti daļas samazināšana par ceturtdaļdaļīgu piltuvi Olimpiskā baseina dziļajā galā.

Plate Tectonics apstiprināšana

Kad zinātniskā okeāna urbšana sākās 1968. gadā, plāksnes tektonikas teorija bija aktīvas debates. Viena no galvenajām idejām bija tāda, ka jūrmalas grēdās tika izveidota jauna okeāna garoza, kur okeāna plāksnes aizgāja viena no otras un magma no zemes iekšpuses uzplauka. Saskaņā ar šo teoriju, garozai jābūt jaunam materiālam pie okeāna kores, un tā vecumam vajadzētu palielināties, attālumam no virsotnes.

Vienīgais veids, kā to pierādīt, bija nogulumu un akmeņu serdeņu analīze. 1968. – 1969. Gada ziemā Glomar Challenger sāka septiņas vietas Atlantijas okeāna dienvidu daļā uz austrumiem un rietumiem no Vidusjūras grēdas. Pareizi bija gan okeāna grīdas gļotādas, gan virsmas nogulumi, kas ir pilnīgā vienošanās ar prognozēm, kas apliecina, ka okeāna garoza veidojas pie grēdām un plātņu tektonika.

Zemes vēstures atjaunošana

Zemes vēstures okeāna ieraksts ir nepārtrauktāks nekā ģeoloģiskie veidojumi uz zemes, kur erozija un vēja, ūdens un ledus pārkārtošanās var traucēt ierakstu. Lielākajā daļā okeāna vietu nogulumi tiek daļēji veidoti daļiņu veidā, mikrofosiliski, izmantojot mikrofosilu, un paliek vietā, galu galā nokļūstot spiedienā un pārvēršoties par klintīm.

Mīkstās un informatīvās ir nogulsnēs saglabāti mikrofosīdi (planktoni), lai gan daži ir mazāki par cilvēka matu platumu. Tāpat kā lielākiem augu un dzīvnieku fosiliem, zinātnieki var izmantot šīs delikātās kalcija un silīcija struktūras, lai atjaunotu iepriekšējās vides.

Pateicoties zinātniskajai okeāna urbšanai, mēs zinām, ka pēc asteroīdu streika nogalināja visus putnu dinozaurus pirms 66 miljoniem gadu, jaunā dzīve kolonizēja krātera apmali gados, un 30 000 gadu laikā pilnīga ekosistēma bija plaukstoša. Daži dziļi okeāna organismi dzīvoja tieši caur meteorīta ietekmi.

Okeāna urbšana ir arī parādījusi, ka desmit miljonus gadu vēlāk masveida oglekļa izplūde, iespējams, ir saistīta ar plašu vulkānisko aktivitāti un metānu, kas izdalās no kausēšanas metāna hidrātiem, izraisīja pēkšņu, intensīvu sasilšanas gadījumu vai hipertermisku, ko sauc par Paleocēna-Eocēna termālo maksimumu. Šīs epizodes laikā pat Arktika sasniedza vairāk nekā 73 grādus pēc Fārenheita.

Rezultātā okeāna paskābināšanās no oglekļa izplūdes atmosfērā un okeānā izraisīja milzīgu izzušanu un pārmaiņas dziļūdens ekosistēmā.

Šī epizode ir iespaidīgs piemērs par straujas klimata sasilšanas ietekmi. Tiek lēsts, ka PETM laikā izdalītais oglekļa daudzums ir aptuveni vienāds ar summu, ko cilvēki atbrīvos, ja mēs sadedzināsim visas Zemes fosilās degvielas rezerves. Tomēr svarīga atšķirība ir tā, ka vulkānu un hidrātu izdalītā oglekļa daudzums bija daudz lēnāks nekā pašlaik, izlaižot fosilo kurināmo. Tādējādi mēs varam sagaidīt vēl dramatiskākas klimata un ekosistēmas izmaiņas, ja vien mēs nepārtraucam oglekļa emisiju.

Meklējot dzīvi okeāna nogulumos

Zinātniskā okeāna urbšana ir arī parādījusi, ka jūras nogulumos ir aptuveni tikpat daudz šūnu kā okeānā vai augsnē. Ekspedīcijas ir atradušas sedimentos dzīvi vairāk nekā 8000 pēdu dziļumā; jūras gultnes noguldījumos, kuru vecums ir 86 miljoni gadu; un temperatūrā virs 140 grādiem pēc Fārenheita.

Šodien 23 valstu zinātnieki ierosina un veic pētījumus, izmantojot Starptautisko okeāna atklāšanas programmu, kas izmanto zinātnisko okeāna urbumu, lai atgūtu datus no jūras dibenu nogulumiem un klintīm un uzraudzītu vidi zem okeāna grīdas. Coring rada jaunu informāciju par plāksnes tektoniku, piemēram, okeāna garozas veidošanās sarežģītību un dziļo okeānu dzīves dažādību.

Šis pētījums ir dārgs un tehnoloģiski un intelektuāli intensīvs. Bet tikai, izpētot dziļjūru, mēs varam atgūt turētās bagātības un labāk izprast tās skaistumu un sarežģītību.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts Suzanne O'Connell sarunā. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.