Oceánské vrtání: Co vědci objevili o 50 let později

Je to ohromující, ale pravdivé, že víme více o povrchu Měsíce než o oceánském dně. Hodně z toho, co víme, pochází z vědeckého oceánského vrtání - systematického sběru vzorků jádra z hlubinného dna. Tento revoluční proces začal před 50 lety, kdy vrtná loď Glomar Challenger vyplula do Mexického zálivu 11. srpna 1968 na první expedici federálně financovaného Deep Sea Drilling Project.

V roce 1980 jsem se vydal na svou první vědeckou expedici na oceán a od té doby jsem se zúčastnil dalších šesti expedic do míst, včetně dalekého Atlantiku a Antarktidy. V mé laboratoři pracujeme se svými žáky se základními vzorky z těchto expedic. Každé z těchto jader, které jsou válcové 31 stop dlouhé a 3 palce široké, je jako kniha, jejíž informace čekají na to, aby byly přeloženy do slov. Držení nově otevřeného jádra, naplněného kameny a sedimentem z dna oceánu Země, je jako otevření vzácné truhly s pokladem, která zaznamenává čas v historii Země.

Viz také: Expedice k ponořenému „ztracenému kontinentu“ Zealandia a „úspěch“

Více než půlstoletí dokázalo vědecké vrtání oceánu teorii deskové tektoniky, vytvořilo pole paleoceanografie a předefinovalo, jak vnímáme život na Zemi tím, že odhalujeme obrovskou rozmanitost a objem života v hluboké mořské biosféře. A zbývá ještě mnoho dalšího.

Technologické inovace

Dvě klíčové inovace umožnily výzkumným lodím odebírat vzorky jádra z přesných míst v hlubokých oceánech. První z nich, známé jako dynamické určování polohy, umožňuje, aby loď o délce 471 stop zůstala pevně na místě při vrtání a obnovování jader, jeden na vrcholu dalšího, často ve více než 12 000 stopách vody.

Ukotvení není v těchto hloubkách proveditelné. Místo toho, technici upustí torpédo-formoval nástroj volal transpondér přes stranu. Zařízení nazývané převodník, namontované na trupu lodi, vysílá akustický signál transpondéru, který odpoví. Počítače na palubě vypočítávají vzdálenost a úhel této komunikace. Motory na trupu lodi manévrují plavidlo, aby zůstalo na přesně stejném místě, proti silám proudů, větru a vln.

Další výzva nastává, když vrtáky musí být nahrazeny středním provozem. Oceánská kůra je složena z vyvřeliny, která nosí kousky dolů dlouho před dosažením požadované hloubky.

Když se to stane, posádka vrtáku přivede celou vrtací trubku na povrch, namontuje nový vrták a vrátí se do stejné díry. To vyžaduje vedení potrubí do nálevkovitého tvaru vstupního kužele, menšího než 15 stop, umístěného na dně oceánu u ústí vrtného otvoru. Proces, který byl poprvé dokončen v roce 1970, je jako snížení dlouhého pramene špaget do nálevky o šířce čtvrt palce na hlubokém konci olympijského bazénu.

Potvrzení deskové tektoniky

Když vědecké oceánské vrtání začalo v roce 1968, teorie talířové tektoniky byla předmět aktivní debaty. Jednou z klíčových myšlenek bylo, že na hřebenech na mořském dně byla vytvořena nová oceánská kůrka, kde se oceánské talíře od sebe navzájem vzdalovaly a mezi nimi se svářela magma ze zemského vnitrozemí. Podle této teorie by kůra měla být novým materiálem na hřebenu oceánských hřebenů a její věk by se měl zvětšovat se vzdáleností od hřebene.

Jediný způsob, jak to dokázat, byla analýza sedimentů a skalních jader. V zimě 1968-1969, Glomar Challenger vyvrtal sedm míst v jižním Atlantském oceánu k východu a západu Mid-Atlantik hřeben. Vznešené horniny oceánského dna a nadložní sedimenty stárly v dokonalém souhlase s předpovědi, což potvrdilo, že se na hřebenech tvořila oceánská kůra a desková tektonika byla správná.

Rekonstrukce historie Země

Oceánský záznam historie Země je spojitější než geologické formace na souši, kde eroze a redepozice větrem, vodou a ledem mohou narušit záznam. Ve většině oceánských lokalit je sediment položen částicemi, mikrofosilemi mikrofosilními částicemi a zůstává na svém místě, nakonec podléhá tlaku a otáčí se do skály.

Mikrofosílie (plankton) konzervované v sedimentech jsou krásné a informativní, i když některé jsou menší než šířka lidského vlasu. Podobně jako větší zkameněliny rostlin a živočichů mohou vědci využít tyto jemné struktury vápníku a křemíku k rekonstrukci minulých prostředí.

Díky vědeckému oceánskému vrtání víme, že po úderu asteroidu zabili všechny neletecké dinosaury před 66 milióny let, nový život kolonizoval okraje kráteru v průběhu let a během 30 000 let byl celý ekosystém prosperující. Několik meteorických organismů žilo přímo přes dopad meteoritu.

Oceánské vrtání také ukázalo, že o deset milionů let později, masivní vypouštění uhlíku - pravděpodobně z rozsáhlé sopečné činnosti a metanu uvolněného z roztavených hydrátů metanu - způsobilo náhlé, intenzivní oteplování událost, nebo hypertermální, tzv. Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Během této epizody, dokonce Arctic dosáhl přes 73 mír Fahrenheita.

Výsledné okyselení oceánu od uvolnění uhlíku do atmosféry a oceánu způsobilo masivní rozpuštění a změnu hlubokého oceánského ekosystému.

Tato epizoda je působivým příkladem dopadu rychlého oteplování klimatu. Odhaduje se, že celkové množství uhlíku uvolněného během PETM je přibližně rovno množství, které lidé uvolní, pokud spálíme všechny zásoby fosilních paliv na Zemi. Důležitým rozdílem je však to, že uhlík uvolňovaný sopkami a hydráty byl mnohem pomalejší než v současné době uvolňuje fosilní paliva. Můžeme tedy očekávat ještě dramatičtější změny klimatu a ekosystémů, pokud nezastavíme emise uhlíku.

Nalezení života v sedimentech oceánu

Vědecké oceánské vrtání také ukázalo, že v mořském sedimentu existuje zhruba tolik buněk jako v oceánu nebo v půdě. Expedice našli život v sedimentech v hloubkách přes 8000 stop; v ložiskách mořského dna, které jsou staré 86 milionů let; a při teplotách nad 140 stupňů Fahrenheita.

Vědci z 23 zemí dnes navrhují a provádějí výzkum prostřednictvím Mezinárodního programu objevování oceánů, který využívá vědecké oceánské vrtání k obnově dat ze sedimentů a hornin mořského dna a ke sledování prostředí pod dně oceánu. Coring vyrábí nové informace o deskové tektonice, jako je složitost tvorby oceánské kůry a rozmanitost života v hlubokých oceánech.

Tento výzkum je drahý a technologicky a intelektuálně intenzivní. Ale pouze prozkoumáním hlubokého moře můžeme obnovit poklady, které drží, a lépe porozumět jejich kráse a složitosti.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Suzanne O'Connell. Přečtěte si originální článek zde.