Óceánfúrás: amit a tudósok felfedeztek 50 évvel később

Lenyűgöző, de igaz, hogy többet tudunk a Hold felszínéről, mint a Föld óceánjáról. Az, amit tudunk, nagy része az óceáni tudományos fúrásból származik - az alapminták szisztematikus gyűjtéséből a mély tengerfenékből. Ez a forradalmi folyamat 50 évvel ezelőtt kezdődött, amikor a Glomar Challenger 1968. augusztus 11-én a Mexikói-öbölbe indult a szövetségi finanszírozású mélytengeri fúrási projekt első expedícióján.

1980-ban elkezdtem az első tudományos óceáni fúrási expedíciót, és azóta hat további expedíción vettem részt az észak-atlanti és az Antarktisz Weddell-tengeréhez. A laboratóriumban a diákjaim és ezekből az expedíciókból származó magmintákkal dolgozunk. Mindezek a magok, amelyek 31 láb hosszúak és 3 hüvelyk szélesek, olyanok, mint egy olyan könyv, amelynek információi szavakra fordítanak. Az újonnan megnyílt mag, a sziklákkal és üledékekkel töltött, a Föld óceáni padlójáról való tartása olyan, mint egy ritka kincsesláda megnyitása, amely rögzíti az idő múlását a Föld történetében.

Lásd még: Expedíció, hogy elmerüljön az „Elveszett kontinens” -re, a „sikert”

Egy fél évszázad alatt a tudományos óceáni fúrás bizonyította a lemeztektonika elméletét, létrehozta a paleoceanográfia területét és újrafogalmazta, hogyan tekintjük meg a Földön az életet a mély tengeri bioszféra hatalmas változatosságának és életének feltárásával. És még sok mindent meg kell tanulni.

Technológiai innovációk

Két kulcsfontosságú innováció lehetővé tette a kutatóhajók számára, hogy a mély óceánok pontos helyeit magmintákat vegyék. Az első, dinamikus pozícionálással ismert, lehetővé teszi, hogy a 471 lábú hajó rögzítve maradjon a magok fúrása és visszanyerése közben, az egyik a következő, gyakran több mint 12.000 lábnyi vízben.

A horgonyzás ezekben a mélységekben nem megvalósítható. Ehelyett a technikusok egy torpedó alakú műszert dobnak le, amelyet transzpondernek neveznek az oldalra. A hajótestre szerelt, átalakítónak nevezett eszköz akusztikus jelet küld a transzpondernek, amely válaszol. A fedélzeti számítógépek kiszámítják a kommunikáció távolságát és szögét. A hajótest hullámai a hajó testén manővereznek, hogy pontosan ugyanazon a helyen maradjanak, ellensúlyozva az áramok, a szél és a hullámok erőit.

Egy másik kihívás akkor merül fel, amikor a fúrószárakat ki kell cserélni a közepén. Az óceán kérge a torkolatból álló kőből áll, amely hosszú ideig a bit mélységét érinti a kívánt mélység elérése előtt.

Amikor ez megtörténik, a fúrószemélyzet a teljes fúrócsövet a felszínre hozza, új fúrószárat rögzít és ugyanazt a lyukat viszi vissza. Ez megköveteli, hogy a csövet egy 15 lábnál rövidebb, tölcsér alakú újbóli belépő kúpba vezessük, amely az óceán alján helyezkedik el a fúrólyuk szájánál. A folyamat, amelyet először 1970-ben valósítottak meg, olyan, mintha egy spagetti hosszú szálát egy olimpiai úszómedence mélyén levő negyedik hüvelykes méretű tölcsérre csökkentené.

A lemez tektonikájának megerősítése

Amikor 1968-ban megkezdődött a tudományos óceáni fúrás, a lemeztektonika elmélete aktív vita tárgyát képezte. Az egyik kulcsfontosságú elképzelés az volt, hogy az óceáni kéregeket a tengerfenéken lévő gerinceken hozták létre, ahol az óceáni lemezek eltűntek egymástól, és a föld belsejéből magma emelkedett. Az elmélet szerint a kéregnek új anyagnak kell lennie az óceángerincek címerében, és korának meg kell nőnie a címertől való távolságtól.

Ezt csak az üledék és a kőmagok elemzésével lehet bizonyítani. Az 1968-1969-es télen a Glomar Challenger hét telephelyet fúrott az Atlanti-óceán déli részén a közép-atlanti gerinctől keletre és nyugatra. Helyénvaló volt az óceáni padló torkos sziklái és az előrejelzésekkel tökéletesen illeszkedő felületi üledékek, amelyek igazolják, hogy az óceáni kéreg a gerinceken és a lemezek tektonikáján alakult ki.

A Föld történetének újjáépítése

A Föld történelmének óceáni feljegyzése folyamatosabb, mint a földön található geológiai képződmények, ahol az erózió és a szél, a víz és a jég visszavezetése megzavarhatja a rekordot. A legtöbb óceáni helyen az üledék részecskékből áll, mikroszálas mikroszűrűvel, és a helyén marad, végül a nyomásra és sziklára fordul.

Az üledékben tárolt mikroszálak (planktonok) szépek és informatívak, bár egyesek kisebbek, mint az emberi haj szélessége. A nagyobb növényi és állati fosszíliákhoz hasonlóan a tudósok ezeket a finom kalcium- és szilíciumszerkezeteket is felhasználhatják a múltbeli környezet helyreállítására.

A tudományos óceáni fúrásnak köszönhetően tudjuk, hogy miután egy aszteroid sztrájk 66 millió évvel ezelőtt megölte az összes nem madár dinoszauruszot, az új élet éveken belül gyarmatosította a kráter peremet, és 30 000 éven belül egy teljes ökoszisztéma virágzott. Néhány mély óceáni organizmus élt a meteorit hatásán keresztül.

Az óceánfúrás azt is kimutatta, hogy tízmillió évvel később a hatalmas szén-dioxid-kibocsátás - talán a kiterjedt vulkáni tevékenységből és a metánhidrátokból felszabaduló metánból - hirtelen, intenzív felmelegedés vagy hipertermia okozta, amit Paleocén-Eocén hőnek neveznek. Ebben az epizódban még az Északi-sark is elérte a Fahrenheit-t.

Az óceánnak a légkörbe és az óceánba való kibocsátásából eredő savasodása óriási feloszlást és változást okozott a mélytengeri ökoszisztémában.

Ez az epizód lenyűgöző példája a gyors éghajlati felmelegedés hatásának. A PETM-ben felszabaduló szén teljes mennyisége becslések szerint körülbelül megegyezik azzal az összeggel, amelyet az emberek felszabadítanak, ha az összes fosszilis tüzelőanyag-tartalékot égetjük. Mégis fontos különbség, hogy a vulkánok és a hidrátok által kibocsátott szén sokkal lassabb ütemben haladta meg a fosszilis tüzelőanyagot. Így még drámaiabb éghajlati és ökoszisztéma-változásokra számíthatunk, kivéve, ha abbahagyjuk a szén kibocsátását.

Élet keresése az óceáni üledékekben

A tudományos óceáni fúrás azt is kimutatta, hogy a tengeri üledékben nagyjából annyi sejt van, mint az óceánban vagy a talajban. Az expedíciók nyugalmi életet találtak 8000 méteres mélységben; 86 millió éves tengerfenék-betétekben; és a Fahrenheit 140 foknál magasabb hőmérsékleten.

Ma a 23 nemzet tudósai kutatást javasolnak és végeznek a Nemzetközi Óceánfeltáró Programon keresztül, amely tudományos óceánfúrást használ fel a tengerfenék üledékeinek és szikláinak helyreállításához és az óceán alatti környezet környezetének megfigyeléséhez. A coring új információkat szolgáltat a lemez tektonikájáról, mint például az óceáni kéregképződés összetettségéről és a mély óceánok életének sokféleségéről.

Ez a kutatás költséges, technikailag és intellektuálisan intenzív. De csak a mélytenger felfedezésével tudjuk visszanyerni a birtokában lévő kincseket és jobban megérteni annak szépségét és összetettségét.

Ezt a cikket eredetileg a Suzanne O'Connell The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.