Наукове бурове судно JOIDES Resolution прибуває в Гонолулу після успішних морських випробувань та випробувань наукового та бурового обладнання. IODP, CC BY-ND
Це приголомшливо, але правда це ми знаємо більше про поверхню Місяця, ніж про земне океанське дно. Значна частина того, що ми знаємо, походить від наукового буріння в океані - систематичного збору основних зразків з глибокого морського дна. Цей революційний процес розпочався 50 років тому, коли бурове судно Glomar Challenger припливало до Мексиканської затоки в серпні 11, 1968 під час першої експедиції федерального фонду Проект буріння глибокого моря.
Я пішов у свою першу наукову експедицію в океані в 1980 році, і з тих пір брав участь у ще шести експедиціях до місць, включаючи далеку Північну Атлантику та море Ведделла в Антарктиці. У своїй лабораторії ми зі студентами працюємо з основними зразками цих експедицій. Кожне з цих ядер, що представляє собою циліндри довжиною 31 фут і шириною 3 дюйма, схоже на книгу, інформація якої чекає на переклад словами. Тримати нещодавно відкрите ядро, наповнене камінням і осадом з океанічного дна Землі, все одно, що відкрити рідкісний скриню зі скарбами, який фіксує перебіг часу в історії Землі.
Протягом півстоліття наукове буріння океану довело теорію тектоніки плит, створило поле палеоцеанографії та переосмислило, як ми бачимо життя на Землі, виявивши величезну різноманітність та обсяг життя у глибокій морській біосфері. І ще багато чого ще потрібно дізнатися.
Вчені розширили людські знання шляхом буріння зразків ядер із світових басейнів океану, але їх робота далеко не закінчена.
{youtube}0nydKlpZdIU{/youtube}
Технологічні інновації
Дві ключові інновації дозволили дослідним кораблям брати основні зразки з точних місць у глибоких океанах. Перше, відоме як динамічне позиціонування, дозволяє судно 471 залишатися нерухомим на місці під час буріння та відновлення ядер, одне зверху на наступне, часто у понад футових метрах 12,000.
Анкерування на цих глибинах неможливо. Натомість технічні працівники опускають торпедоподібний інструмент, який називається транспондером, убік. Пристрій під назвою перетворювач, встановлений на корпусі корабля, посилає на транспондер акустичний сигнал, який відповідає. Комп'ютери на борту обчислюють відстань і кут цього зв'язку. Дроселі на корпусі корабля маневрують судно, щоб залишитися в точно такому ж місці, протидіючи силам течій, вітру та хвиль.
Інша проблема виникає, коли свердла повинні бути замінені в середині роботи. Кора океану складається з магматичної породи, яка зношує шматочки задовго до досягнення бажаної глибини.
Коли це станеться, бурова бригада виводить всю бурову трубу на поверхню, монтує новий свердло і повертається в той же отвір. Для цього потрібно направити трубу в конус для повторного входу у формі воронки, шириною менше футів 15, розміщений у дні океану біля гирла бурового отвору. Процес, який був вперше здійснено в 1970, - це як опустити довгу пасмо спагеті в лійку, що має ширину в чверть дюйма, на глибокому кінці олімпійського басейну.
Підтвердження тектоніки плит
Коли в 1968 почалося наукове буріння океану, теорія Росії тектоніка плит була предметом активної дискусії. Однією з ключових ідей було те, що нова хребет океану був створений на хребтах морського дна, де океанічні плити віддалилися одна від одної, і магма із земного надр зависла між ними. Згідно з цією теорією, земна кора повинна бути новим матеріалом на гребені океанських хребтів, а її вік повинен збільшуватися в міру віддалення від гребеня.
Єдиний спосіб довести це було шляхом аналізу осадових та гірських ядер. Взимку 1968-1969, Glomar Challenger пробурив сім майданчиків у Південному Атлантичному океані на схід і захід від Середньоатлантичний хребет. Як магматичні скелі дна океану, так і висхідні відкладення, витримані в ідеальній відповідності до прогнозів, підтверджуючи, що океанічна кора формується на хребтах і тектоніка плит була правильною.
Реконструкція земної історії
Океанський запис історії Землі є більш безперервним, ніж геологічні утворення на суші, де ерозія та переохолодження вітром, водою та льодом можуть порушити рекорд. У більшості океанських місць осад відкладається частинками, мікрофосфат - мікрофосилом, і залишається на місці, врешті-решт піддаючись тиску і перетворюючись у гірські породи.
Мікрофоси (планктон), що зберігаються в осаді, красиві та інформативні, хоча деякі менші за ширину людського волосся. Як і більші рослинні та тваринні копалини, вчені можуть використовувати ці делікатні структури кальцію та кремнію для реконструкції минулого середовища.
Завдяки науковому бурінню в океані ми знаємо, що після удару астероїдом знищив усіх не пташиних динозаврів 66 мільйони років тому, нове життя колонізувало ободок кратера протягом років та протягом 30,000 років повноцінна екосистема процвітала. Кілька організмів глибокого океану жив прямо під впливом метеорита.
Буріння в океані також показало, що через десять мільйонів років відбувся масовий викид вуглецю - ймовірно, з Росії велика вулканічна діяльність і метану, випущеного з плавлення гідратів метану - спричинила різке, інтенсивне потепління або гіпертермічне явище, яке називається " Палеоцен-еоценовий тепловий максимум. Під час цього епізоду навіть Арктика досягла понад 73 градусів Фаренгейта.
Отримане підкислення океану від викиду вуглецю в атмосферу та океан спричинило масове розчинення та зміну глибокої екосистеми океану.
Цей епізод - вражаючий приклад впливу швидкого потепління клімату. Загальна кількість викиду вуглецю під час ПЕТМ оцінюється приблизно рівній кількості, яку викине людина, якщо ми спалимо всі запаси викопного палива Землі. І все-таки важлива відмінність полягає в тому, що вуглець, що виділяється вулканами і гідратами, був набагато повільніше ніж ми зараз випускаємо викопне паливо. Таким чином, ми можемо очікувати ще більш кардинальних змін клімату та екосистем, якщо ми не припинимо виділяти вуглець.
Пошук життя в океанських відкладах
Наукове буріння в океані також показало, що їх є приблизно стільки клітин у морському осаді, як в океані чи в ґрунті. Експедиції знайшли життя в опадах на глибинах понад футів 8000; у родовищах морського дна, які є 86 мільйонів років; і в температури вище 140 градусів за Фаренгейтом.
Сьогодні вчені з країн 23 пропонують та проводять дослідження за допомогою програми "XNUMX" Міжнародна програма відкриття океану, яка використовує наукове буріння в океані для вилучення даних з морських відкладів і гірських порід та для моніторингу навколишнього середовища під океанським дном. Коринг виробляє нову інформацію про тектоніку плит, таку як складність утворення океанічної кори та різноманітність життя в глибоких океанах.
Це дослідження є дорогим, технологічно та інтелектуально інтенсивним. Але тільки досліджуючи глибоке море, ми можемо відновити скарби, які він має, і краще зрозуміти його красу і складність.
про автора
Сюзанна О'Коннелл, професор наук про землю та навколишнє середовище, Уесліанський університет
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
