Ocean Drilling: Hvilke forskere har opdaget 50 år senere

Det er forbløffende, men sandt, at vi ved mere om overfladen af ​​månen end om Jordens havbund. Meget af det, vi ved, er kommet fra videnskabelig havboring - den systematiske opsamling af kerneprøver fra den dybe havbund. Denne revolutionerende proces begyndte for 50 år siden, da borefartøjet Glomar Challenger sejlede ind i Mexicogolfen den 11. august 1968 på den første ekspedition af det føderalt finansierede Deep Sea Drilling Project.

Jeg gik på min første videnskabelige havboringsekspedition i 1980, og siden da har de deltaget i seks ekspeditioner til steder, herunder det fjerntliggende Nordatlantiske og Antarktis Weddell Sea. I mit laboratorium arbejder mine elever og jeg med kerneprøver fra disse ekspeditioner. Hver af disse kerner, der er cylindre 31 meter lange og 3 inches brede, er som en bog, hvis information venter på at blive oversat til ord. At holde en nyåbnet kerne, fyldt med sten og sediment fra Jordens havbund, er som at åbne en sjælden skattekiste, der registrerer tidsforløbet i Jordens historie.

Se også: Ekspedition til nedsænket 'Lost Continent' Zealandia en "succes"

I løbet af et halvt århundrede har videnskabelig havboring vist teorien om pladetektonik, skabt området for paleoceanografi og omdefineret hvordan vi ser livet på Jorden ved at afsløre et enormt udvalg og omfang af liv i den dybe marine biosfære. Og der er meget mere at lære.

Teknologiske innovationer

To vigtige innovationer gjorde det muligt for forskningsskibe at tage kerneprøver fra præcise placeringer i de dybe hav. Den første, kendt som dynamisk positionering, gør det muligt for et 471 fods skib at blive fastgjort på plads under boring og genopretning af kerner, den ene ovenpå den næste, ofte i over 12.000 fod vand.

Forankring er ikke muligt på disse dybder. I stedet taler teknikere et torpedoformet instrument kaldet en transponder over siden. En enhed kaldet en transducer, der er monteret på skibets skrog, sender et akustisk signal til transponderen, som svarer. Computere om bord beregner afstanden og vinklen af ​​denne kommunikation. Thrusters på skibets skrog manøvrer skibet for at forblive på nøjagtig samme sted og modvirke strømstyrker, vind og bølger.

En anden udfordring opstår, når borekroner skal udskiftes midtoperation. Havets skorpe er sammensat af gnister, der bærer biter ned længe før den ønskede dybde nås.

Når dette sker, bringer borepersonalet hele borrøret til overfladen, monterer en ny borekrone og vender tilbage til det samme hul. Dette kræver at styre røret ind i en tragtformet genindtrængningskegle, der er mindre end 15 meter bred, placeret i bunden af ​​havet ved mundingen af ​​borehullet. Processen, som først blev gennemført i 1970, er som at sænke en lang spaghetti-streng i en kvart-tommers tragt i den dybe ende af en olympisk swimmingpool.

Bekræfter pladetektonik

Da videnskabelig havboring begyndte i 1968, var teorien om pladetektonik genstand for aktiv debat. En nøgleide var, at der blev skabt ny havskorps på højderyg i havbunden, hvor oceaniske plader flyttede væk fra hinanden og magma fra jordens indre velt op imellem dem. Ifølge denne teori bør skorpe være nyt materiale ved toppen af ​​havkanter, og dets alder skal stige med afstand fra krøbet.

Den eneste måde at bevise dette på var ved at analysere sediment og stenkerner. Om vinteren 1968-1969 borede Glomar Challenger syv steder i Sydatlanten mod øst og vest for den midtatlantiske højderyg. Både havbundens stivne klipper og overliggende sedimenter, der var i fuld overensstemmelse med forudsigelserne, bekræftede, at havskorpen dannede sig på kamperne og pladetektonikken var korrekt.

Rekonstruere jordens historie

Havets rekord af Jordens historie er mere kontinuerlig end geologiske formationer på land, hvor erosion og omlægning af vind, vand og is kan forstyrre posten. I de fleste havområder nedlægges sedimentpartikler af partikel, mikrofossil af mikrofossil, og forbliver på plads og til sidst bukker under tryk og bliver til rock.

Mikrofossiler (plankton) bevaret i sediment er smukke og informative, selv om nogle er mindre end bredden af ​​et menneskehår. Ligesom større planter og dyr fossiler kan forskere bruge disse delikate strukturer af calcium og silicium til at rekonstruere tidligere miljøer.

Takket være videnskabelig havboring ved vi, at efter et asteroideanfald dræbte alle ikke-aviøse dinosaurer for 66 millioner år siden, koloniserede det nye liv kraterfælgen inden årene, og inden for 30.000 år var et fuldt økosystem blomstrende. Et par dybe oceanorganismer levede lige gennem meteoritens indvirkning.

Oceanboring har også vist at ti millioner år senere forårsagede en massiv udledning af kulstof - sandsynligvis fra omfattende vulkansk aktivitet og methan frigivet fra smeltende metanhydrater - en abrupt, intens opvarmningshændelse eller hypertermal, kaldet Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Under denne episode nåede selv arktikken over 73 grader Fahrenheit.

Den resulterende forsuring af havet fra udledning af kulstof til atmosfæren og havet forårsagede massiv opløsning og forandring i dybhavsøkosystemet.

Denne episode er et imponerende eksempel på virkningen af ​​hurtig klimaopvarmning. Den samlede mængde kulstof, der frigives under PETM, anslås at være omtrent lig med mængden, som mennesker vil frigive, hvis vi brænder alle jordens fossile brændstofreserver. Alligevel er en vigtig forskel, at carbon udgivet af vulkanerne og hydraterne var meget langsommere, end vi for tiden frigiver fossilt brændstof. Således kan vi forvente endnu mere dramatiske klima- og økosystemændringer, medmindre vi stopper udledning af kulstof.

At finde liv i ocean sedimenter

Videnskabelig havboring har også vist, at der er omtrent lige så mange celler i havbunden som i havet eller i jorden. Ekspeditioner har fundet liv i sedimenter på dybder over 8000 fod; i havbundsaflejringer, der er 86 millioner år gamle og ved temperaturer over 140 grader Fahrenheit.

I dag foreslår forskere fra 23 nationer og gennemfører forskning gennem International Ocean Discovery Programmet, der bruger videnskabelig havboring til at genvinde data fra havbundssedimenter og klipper og overvåge miljøer under havbunden. Coring producerer ny information om pladetektonik, såsom kompleksiteten af ​​havskorpsdannelse og mangfoldigheden af ​​liv i de dybe oceaner.

Denne forskning er dyr og teknologisk og intellektuelt intens. Men kun ved at udforske dybhavet kan vi genvinde de skatte, den har, og bedre forstå sin skønhed og kompleksitet.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Suzanne O'Connell. Læs den oprindelige artikel her.