Ocean bušenje: što su znanstvenici otkrili 50 godina kasnije

Zapanjujuće je, ali istinito je da znamo više o površini Mjeseca nego o Zemljinom dnu oceana. Velik dio onoga što znamo dolazi iz znanstvenog bušenja oceana - sustavnog prikupljanja uzoraka jezgri iz dubokog morskog dna. Ovaj revolucionarni proces započeo je prije 50 godina, kada je brod za bušenje Glomar Challenger uplovio u Meksički zaljev 11. kolovoza 1968. godine na prvu ekspediciju projekta Deep Sea Drilling.

Godine 1980. otišao sam na prvu znanstvenu ekspediciju u oceanima, a od tada sam sudjelovao na još šest ekspedicija na lokacije, uključujući daleki sjeverni Atlantik i more u Weddellu na Antarktiku. U mom laboratoriju, moji studenti i ja radimo s uzorcima iz tih ekspedicija. Svaka od tih jezgri, koje su cilindri dugačke 31 metar i širine 3 inča, nalik je knjizi čije informacije čekaju da budu prevedene riječima. Držanje novootvorene jezgre, ispunjene stijenama i sedimentima s dna oceana Zemlje, poput otvaranja rijetke škrinje s blagom koja bilježi protok vremena u povijesti Zemlje.

Vidi također: Ekspedicija u podmorje „Izgubljeni kontinent“ Zelandija „uspjeh“

Više od pola stoljeća, znanstveno bušenje oceana dokazalo je teoriju tektonike ploča, stvorilo polje paleoceanografije i redefiniralo način na koji promatramo život na Zemlji otkrivajući ogromnu raznolikost i obujam života u dubokoj morskoj biosferi. I još mnogo toga ostaje da se nauči.

Tehnološke inovacije

Dvije ključne inovacije omogućile su istraživačkim brodovima da uzmu uzorke jezgre iz preciznih lokacija u dubokim oceanima. Prvi, poznat kao dinamičko pozicioniranje, omogućuje brodu od 471 metra da ostane fiksiran na mjestu dok buši i obnavlja jezgre, jedan na vrhu sljedećeg, često na preko 12.000 stopa vode.

Sidrenje nije moguće na tim dubinama. Umjesto toga, tehničari ispuste instrument u obliku torpeda koji se zove transponder preko bočne strane. Uređaj koji se naziva pretvornik, postavljen na brodski trup, šalje zvučni signal transponderu, koji odgovara. Računala na brodu izračunavaju udaljenost i kut ove komunikacije. Potisnici na trupu broda manevriraju brod kako bi ostali na istom mjestu, suprotstavljajući se strujama, vjetru i valovima.

Drugi izazov nastaje kada se svrdla moraju zamijeniti u sredini. Kora oceana sastoji se od magmatske stijene koja nosi komadiće dugo prije nego što se postigne željena dubina.

Kada se to dogodi, posada bušilice dovodi cijelu bušaću cijev na površinu, montira novo svrdlo i vraća se u istu rupu. To zahtijeva vođenje cijevi u ljevkasto oblikovani povratni konus, širok manje od 15 stopa, smješten na dnu oceana na udubljenju rupe za bušenje. Proces, koji je prvi put ostvaren 1970. godine, je kao spuštanje dugog pramena špageta u lijevak širine četvrt-inč na dubokom kraju olimpijskog bazena.

Potvrda o tektonici ploče

Kada je znanstveno bušenje oceana počelo 1968., tektonika ploča bila je predmet aktivne rasprave. Jedna od ključnih ideja bila je da je nova oceanska kora stvorena na grebenima u morskom dnu, gdje su se oceanske ploče udaljile jedna od druge, a magma iz unutrašnjosti Zemlje privlačila se između njih. Prema toj teoriji, kora bi trebala biti novi materijal na vrhu oceanskih grebena, a njezina bi se dob trebala povećavati s udaljenosti od grba.

Jedini način da se to dokaže je analiza sedimenta i stijenskih jezgri. U zimi 1968.-1969. Glomar Challenger bušio je sedam nalazišta u južnom Atlantskom oceanu na istoku i zapadu od srednjoatlantskog grebena. I magmatske stijene dna oceana i nadzemni sedimenti starili su se u savršenom slaganju s predviđanjima, potvrđujući da se oceana formirala na grebenima i da je tektonika ploče bila točna.

Obnova povijesti Zemlje

Okeanski zapis o povijesti Zemlje je neprekidniji od geoloških formacija na kopnu, gdje erozija i ponovno odlaganje vjetrom, vodom i ledom mogu poremetiti rekord. U većini oceanskih područja sediment se polaže česticom, mikrofosil mikrofosilom i ostaje na mjestu, na kraju podlegne pritisku i pretvara se u stijenu.

Mikrofosili (plankton) sačuvani u sedimentu su lijepi i informativni, iako su neki manji od širine ljudske kose. Kao i veći fosili biljaka i životinja, znanstvenici mogu koristiti ove osjetljive strukture kalcija i silicija za rekonstrukciju prošlih okruženja.

Zahvaljujući znanstvenom bušenju oceana, znamo da je nakon štrajka asteroida ubijeno svih ne-ptičjih dinosaura prije 66 milijuna godina, novi život je kolonizirao rub kratera u godinama, a unutar 30.000 godina bio je uspješan cijeli ekosustav. Nekoliko dubokih oceanskih organizama živjelo je upravo kroz utjecaj meteora.

Bušenje oceana također je pokazalo da je deset milijuna godina kasnije, masovno ispuštanje ugljika - vjerojatno iz opsežne vulkanske aktivnosti i metana oslobođenog topljenjem metanskih hidrata - uzrokovalo nagli, intenzivni zagrijavanja, ili hipertermalne, nazvane paleocensko-eocenski termalni maksimum. Tijekom ove epizode, čak je i Arktik dosegao preko 73 stupnjeva celzijusa.

Rezultirajuće zakiseljavanje oceana od oslobađanja ugljika u atmosferu i ocean uzrokovalo je masovno raspadanje i promjene u ekosustavu dubokog oceana.

Ova epizoda je impresivan primjer utjecaja brzog zagrijavanja klime. Ukupna količina ugljika oslobođena tijekom PETM-a procjenjuje se da je približno jednaka količini koju će ljudi osloboditi ako zapalimo sve rezerve fosilnih goriva na Zemlji. Ipak, važna razlika je u tome što je ugljik oslobođen vulkanima i hidratima bio mnogo sporiji nego što trenutno ispuštamo fosilna goriva. Stoga možemo očekivati ​​još dramatičnije promjene klime i ekosustava ako ne prestanemo emitirati ugljik.

Pronalaženje života u oceanskim sedimentima

Znanstveno bušenje oceana također je pokazalo da u morskom sedimentu ima otprilike toliko stanica kao u oceanu ili u tlu. Ekspedicije su pronašle život u sedimentima na dubinama preko 8000 stopa; u naslagama na dnu mora koje su stare 86 milijuna godina; i na temperaturama iznad 140 stupnjeva celzijusa.

Danas znanstvenici iz 23 zemlje predlažu i provode istraživanja kroz Međunarodni program otkrivanja oceana, koji koristi znanstveno bušenje oceana kako bi povratio podatke iz sedimenta i stijena morskog dna i pratio okruženja pod oceanskim dnom. Coring proizvodi nove informacije o tektonici ploča, kao što su složenost formiranja oceanske kore i raznolikost života u dubokim oceanima.

Ovo istraživanje je skupo, tehnološki i intelektualno intenzivno. Ali jedino istražujući duboko more možemo oporaviti blago koje posjeduje i bolje razumjeti njegovu ljepotu i složenost.

Ovaj je članak izvorno objavljen na konverzaciji Suzanne O'Connell. Pročitajte izvorni članak ovdje.