Ocean Drilling: что ученые обнаружили 50 лет спустя

Удивительно, но это правда, что мы знаем больше о поверхности Луны, чем о дне океана. Многое из того, что мы знаем, пришло из научного бурения в океане - систематического сбора образцов керна с глубоководного морского дна. Этот революционный процесс начался 50 лет назад, когда 11 августа 1968 года буровое судно Glomar Challenger отправилось в Мексиканский залив в рамках первой экспедиции проекта глубокого бурения, финансируемого из федеральных средств.

Я отправился в свою первую научную экспедицию по океанскому бурению в 1980 году и с тех пор участвовал в еще шести экспедициях в такие места, как далекая Северная Атлантика и Антарктида, море Уэдделла. В моей лаборатории мои ученики и я работаем с образцами керна из этих экспедиций. Каждое из этих ядер, которые имеют цилиндры длиной 31 фут и шириной 3 дюйма, похоже на книгу, информация которой ждет перевода в слова. Держать недавно открытое ядро, заполненное камнями и осадками со дна океана Земли, все равно что открывать редкий сундук с сокровищами, который фиксирует течение времени в истории Земли.

Смотрите также: «Экспедиция в затонувший« Затерянный континент »Зеландия» - «успех»

На протяжении полувека научное бурение в океане доказало теорию тектоники плит, создало область палеоокеанографии и пересмотрело наш взгляд на жизнь на Земле, открыв огромное разнообразие и объем жизни в глубоководной морской биосфере. И еще многое предстоит узнать.

Технологические инновации

Два ключевых нововведения позволили исследовательским судам брать образцы керна из точных мест в глубоких океанах. Первый, известный как динамическое позиционирование, позволяет 471-футовому кораблю оставаться неподвижным на месте во время бурения и извлечения кернов, один над другим, часто в более чем 12 000 футов воды.

Закрепление не возможно на этих глубинах. Вместо этого техники сбрасывают торпедообразный инструмент, называемый транспондером, на бок. Устройство, называемое преобразователем, установленное на корпусе корабля, посылает на приемоответчик акустический сигнал, который отвечает. Компьютеры на борту рассчитывают расстояние и угол этого общения. Подруливающие устройства на корпусе судна маневрируют, чтобы судно оставалось в одном и том же месте, противодействуя силам течений, ветра и волн.

Другая проблема возникает, когда буровые долота должны быть заменены в процессе эксплуатации. Океаническая кора состоит из магматических пород, которые изнашиваются на куски задолго до достижения желаемой глубины.

Когда это происходит, бурильная бригада выводит всю бурильную трубу на поверхность, устанавливает новое буровое долото и возвращается в то же отверстие. Для этого необходимо направить трубу в воронкообразный входной конус шириной менее 15 футов, расположенный на дне океана в устье скважины. Процесс, который был впервые осуществлен в 1970 году, похож на опускание длинного куска спагетти в воронку шириной в четверть дюйма в глубоком конце олимпийского бассейна.

Подтверждение тектоники плит

Когда в 1968 году началось научное бурение океана, теория тектоники плит стала предметом активных дискуссий. Одна из ключевых идей заключалась в том, что на хребтах морского дна была создана новая океаническая кора, где океанические плиты отодвинулись друг от друга, а между ними образовалась магма из недр Земли. Согласно этой теории, кора должна быть новым материалом на гребне океанских хребтов, а ее возраст должен увеличиваться с удалением от гребня.

Единственный способ доказать это было, проанализировав осадочные породы и горные породы. Зимой 1968-1969 гг. Glomar Challenger пробурил семь участков в Южной Атлантике к востоку и западу от Срединно-Атлантического хребта. Как изверженные породы дна океана, так и вышележащие отложения состарились в полном соответствии с предсказаниями, подтверждающими, что на хребтах формируется океаническая кора, и тектоника плит была правильной.

Восстановление истории Земли

Океаническая история Земли более непрерывна, чем геологические образования на суше, где эрозия и переотложение ветром, водой и льдом могут нарушить этот рекорд. В большинстве океанических отложений осадок откладывается по частям, микрофоссили за микрофоссилом и остается на месте, в конечном итоге уступая давлению и превращаясь в скалу.

Микрофоссили (планктон), сохранившиеся в осадке, красивы и информативны, хотя некоторые из них меньше ширины человеческого волоса. Как и более крупные окаменелости растений и животных, ученые могут использовать эти деликатные структуры кальция и кремния для восстановления окружающей среды в прошлом.

Благодаря научному океанскому бурению мы знаем, что после удара астероида, убившего всех не-птичьих динозавров 66 миллионов лет назад, новая жизнь колонизировала край кратера в течение нескольких лет, а в течение 30 000 лет процветала полная экосистема. Несколько глубоководных организмов жили прямо под воздействием метеоритов.

Океаническое бурение также показало, что десять миллионов лет спустя массивный выброс углерода - возможно, из-за обширной вулканической активности и метана, выделяющегося из плавящихся гидратов метана - вызвал резкое, интенсивное потепление или гипертермальное явление, называемое палеоцен-эоценовым тепловым максимумом. Во время этого эпизода даже Арктика достигла более 73 градусов по Фаренгейту.

В результате подкисления океана в результате выброса углерода в атмосферу и океан вызвало массовое растворение и изменения в глубоководной экосистеме океана.

Этот эпизод является впечатляющим примером воздействия быстрого потепления климата. По оценкам, общее количество углерода, выделяющегося во время ПЭТМ, примерно равно количеству, которое высвобождают люди, если мы сожжем все запасы ископаемого топлива Земли. Тем не менее, важным отличием является то, что углерод, выделяемый вулканами и гидратами, был гораздо медленнее, чем мы в настоящее время выпускаем ископаемое топливо. Таким образом, мы можем ожидать еще более драматических изменений климата и экосистемы, если не прекратим выделять углерод.

Найти жизнь в океанических отложениях

Научное бурение в океане также показало, что в морских отложениях примерно столько же клеток, сколько в океане или в почве. Экспедиции нашли жизнь в отложениях на глубинах более 8000 футов; в донных отложениях, которым 86 миллионов лет; и при температуре выше 140 градусов по Фаренгейту.

Сегодня ученые из 23 стран предлагают и проводят исследования в рамках Международной программы по исследованию океана, которая использует научное бурение в океане для восстановления данных из донных отложений и горных пород и для мониторинга окружающей среды под дном океана. Coring производит новую информацию о тектонике плит, таких как сложность формирования океанической коры и разнообразие жизни в глубоких океанах.

Это исследование является дорогостоящим, и технологически и интеллектуально интенсивным. Но только исследуя глубокое море, мы можем восстановить сокровища, которые оно хранит, и лучше понять его красоту и сложность.

Эта статья была первоначально опубликована в «Разговоре» Сюзанной О'Коннелл. Прочитайте оригинальную статью здесь.