Vandenyno gręžimas: ką mokslininkai atrado po 50 metų

Tai apsvaiginimo, bet tiesa, kad mes daugiau žinome apie mėnulio paviršių, nei apie Žemės vandenyno dugną. Didžioji dalis to, ką mes žinome, kilo iš mokslinio vandenyno gręžimo - tai sisteminis pagrindinių mėginių rinkimas iš giliavandenio jūros dugno. Šis revoliucinis procesas prasidėjo prieš 50 metų, kai gręžimo laivas „Glomar Challenger“ 1968 m. Rugpjūčio 11 d. Plaukė į Meksikos įlanką pirmojoje federalinio fondo „Deep Sea Drilling Project“ ekspedicijoje.

Aš pradėjau savo pirmąją mokslinę vandenyno gręžimo ekspediciją 1980 m. Ir nuo to laiko dalyvavau dar šešiose ekspedicijose į vietas, įskaitant toli Šiaurės Atlanto ir Antarktidos Weddell jūrą. Mano laboratorijoje mano mokiniai ir aš dirbame su pagrindiniais šių ekspedicijų pavyzdžiais. Kiekviena iš šių branduolių, kurie yra 31 pėdų ilgio ir 3 colių pločio cilindrai, yra tarsi knyga, kurios informacija laukia versti žodžiais. Laikydami naujai atidarytą šerdį, pripildytą uolų ir nuosėdų iš Žemės vandenyno dugno, tarsi atverkite retą lobių krūtinę, kuri užfiksuoja laiko praėjimą Žemės istorijoje.

Taip pat žiūrėkite: Ekspedicija į panardintą „Lost Continent“ Zelandiją „sėkmė“

Per pusę amžiaus mokslinis vandenyno gręžimas įrodė plokštelinių tektonikos teoriją, sukūrė paleokeanografijos lauką ir iš naujo apibrėžė, kaip mes matome gyvenimą Žemėje, atskleidžiant milžinišką įvairovę ir gyvybės apimtis gilioje jūrų biosferoje. Ir dar daug dar reikia išmokti.

Technologinės naujovės

Dvi pagrindinės naujovės leido mokslinių tyrimų laivams paimti pagrindinius mėginius iš tikslių vietų giliuose vandenynuose. Pirmasis, žinomas kaip dinamiškas padėties nustatymas, leidžia 471 pėdų laivui stovėti vietoje, gręžiant ir atkuriant šerdį, po vieną ant kito, dažnai daugiau kaip 12 000 pėdų vandens.

Inkaravimas šiuose gyliuose neįmanomas. Vietoj to, technikai palieka torpedo formos instrumentą, vadinamą atsakikliu. Prietaisas, vadinamas keitikliu, sumontuotas ant laivo korpuso, į atsakiklį siunčia garsinį signalą, kuris atsako. Kompiuteriai laive apskaičiuoja šio ryšio atstumą ir kampą. Laivų korpuso trajektorijos manevruoja laivą, kad liktų vienoje vietoje, kovodami su srovių, vėjo ir bangų jėga.

Kitas iššūkis kyla, kai reikia pakeisti sėjamosios vidurį. Vandenyno pluta susideda iš tamprių uolienų, kurie nusidriekia ilgai, kol pasiekiamas norimas gylis.

Kai taip atsitiks, gręžimo komanda atneša visą gręžimo vamzdį į paviršių, pritvirtina naują grąžtą ir grįžta į tą pačią angą. Tai reikalauja, kad vamzdis būtų nukreiptas į piltuvo formos įleidimo kūgį, mažesnį nei 15 pėdų pločio, esančią vandenyno apačioje prie gręžimo skylės. Procesas, kuris pirmą kartą buvo įvykdytas 1970 m., Yra tarsi ilgas spageti krypties sumažinimas į ketvirčio colio piltuvą giliame Olimpinio baseino gale.

Plokštelės tektonikos patvirtinimas

Kai 1968 m. Prasidėjo mokslinis vandenų gręžimas, plokštelių tektonikos teorija buvo aktyvios diskusijos objektas. Viena iš pagrindinių idėjų buvo ta, kad jūros dugno grioveliuose buvo sukurtas naujas vandenyno pluta, kurioje vandenyninės plokštelės atsidūrė viena nuo kitos ir tarp jų tarp žemės pakilo magma. Remiantis šia teorija, pluta turėtų būti nauja medžiaga vandenynų grioveliuose, o jo amžius turėtų didėti nuo atstumo iki keteros.

Vienintelis būdas tai įrodyti buvo analizuojant nuosėdas ir uolieną. 1968–1969 m. Žiemą „Glomar Challenger“ sėdo septynias vietas pietinėje Atlanto vandenyno dalyje į rytus ir vakarus nuo Vidurio Atlanto kraigo. Tiek vandenyno dugno uolienos, tiek viršutinės nuosėdos, puikiai sutinkančios su prognozėmis, patvirtinančios, kad vandenyno pluta formavosi prie keteros ir plokštės tektonika, buvo teisinga.

Žemės istorijos atkūrimas

Žemės istorijos istorija yra tęstesnė nei geologinės formacijos ant žemės, kur erozija ir vėjo, vandens ir ledo persodinimas gali sutrikdyti įrašą. Daugumoje vandenyno vietose nuosėdos dalelėmis nustatomos dalelių, mikrofosilų, veikiančių mikrofosilais, ir išlieka vietoje, galiausiai pasidavę spaudimui ir virsta roko.

Nuosėdose konservuoti mikropurai (planktonas) yra gražūs ir informatyvūs, nors kai kurie yra mažesni už žmogaus plaukų plotį. Kaip ir didesnės augalų ir gyvūnų fosilijos, mokslininkai gali naudoti šias subtilias kalcio ir silicio struktūras, kad būtų atkurta praeities aplinka.

Mokslinių vandenynų gręžimo dėka žinome, kad po asteroidinio streiko žuvo visi 66 mln. Metų dinozaurai, kurie nėra paukščiai, naujas gyvenimas kolorizavo kraujagyslę per kelerius metus, o per 30 000 metų visiškas ekosistema klestėjo. Keletas gilių vandenynų organizmų gyveno tiesiai per meteorito poveikį.

Vandens gręžimas taip pat parodė, kad praėjus dešimčiai milijonų metų, didžiulis anglies išsiskyrimas, tikriausiai dėl plataus vulkaninio aktyvumo ir metano, išsiskiriančio iš lydančio metano hidrato, sukėlė staigų, intensyvų atšilimą arba hipertermiją, vadinamą Paleoceno-Eoceno terminiu didžiausiu. Per šį epizodą net Arktis pasiekė daugiau nei 73 laipsnius pagal Farenheitą.

Dėl vandenyno rūgštėjimo iš anglies patekimo į atmosferą ir vandenyną sukėlė didžiulį giliųjų vandenynų ekosistemos išsiskyrimą ir pokyčius.

Šis epizodas yra įspūdingas spartaus klimato atšilimo poveikio pavyzdys. Apskaičiuota, kad bendras PETM metu išsiskiriantis anglies kiekis yra maždaug toks pat, kaip ir žmonių išlaisvintas kiekis, jei deginsime visus Žemės iškastinį kurą. Vis dėlto svarbus skirtumas yra tas, kad ugnikalnių ir hidratų išskiriama anglis buvo daug lėčiau nei šiuo metu išleidžiant iškastinį kurą. Taigi mes galime tikėtis dar dramatiškesnių klimato ir ekosistemų pokyčių, nebent nustosime išskirti anglies.

Rasti gyvybę vandenyno nuosėdose

Mokslinis vandeninis gręžimas taip pat parodė, kad jūros nuosėdose yra maždaug tiek daug ląstelių, kaip vandenynuose arba dirvožemyje. Ekspedicijos surado gyvenimą nuosėdose daugiau kaip 8000 pėdų gylyje; 86 milijonų metų jūros dugno nuosėdų; ir esant aukštesnei nei 140 laipsnių pagal Farenheito temperatūrą.

Šiandien 23 šalių mokslininkai siūlo ir atlieka mokslinius tyrimus per Tarptautinę vandenyno aptikimo programą, kuri naudoja mokslinius vandenynų gręžinius, kad gautų duomenis iš jūros dugno nuosėdų ir uolų ir stebėtų aplinką po vandenyno dugnu. „Coring“ gamina naują informaciją apie plokštės tektoniką, pvz., Vandenyno plutos susidarymo sudėtingumą ir gyvenimo įvairovę giliuose vandenynuose.

Šis tyrimas yra brangus, technologiškai ir intelektualiai intensyvus. Tačiau tik ištyrę giliavandenį galime atgauti turimus turtus ir geriau suprasti jo grožį ir sudėtingumą.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas „Suzanne O'Connell“ pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.