Ιστορία και τεχνολογία εξερεύνησης βαθιάς θάλασσας

Ο όρος "βαθιά θάλασσα" δεν έχει το ίδιο νόημα σε όλους. Για τους ψαράδες, η βαθιά θάλασσα είναι οποιοδήποτε μέρος του ωκεανού πέρα ​​από τη σχετικά ρηχή υφαλοκρηπίδα. Για τους επιστήμονες, η βαθιά θάλασσα είναι το χαμηλότερο μέρος του ωκεανού, κάτω από τη θερμοκλίνη (το στρώμα όπου η θέρμανση και η ψύξη από το ηλιακό φως παύει να έχει αποτέλεσμα) και πάνω από το δάπεδο της θάλασσας. Αυτό είναι το τμήμα του ωκεανού βαθύτερα από 1.000 βάθρα ή 1.800 μέτρα.

Είναι δύσκολο να εξερευνήσετε τα βάθη επειδή είναι αιώνια σκοτεινά, εξαιρετικά κρύα (μεταξύ 0 βαθμών C και 3 βαθμών C) κάτω από 3.000 μέτρα) και υπό υψηλή πίεση (15750 psi ή πάνω από 1.000 φορές υψηλότερη από την κανονική ατμοσφαιρική πίεση στη θάλασσα επίπεδο). Από την εποχή του Πλίνιου μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, οι άνθρωποι πίστευαν ότι η βαθιά θάλασσα ήταν μια άψυχη ερημιά. Οι σύγχρονοι επιστήμονες αναγνωρίζουν τη βαθιά θάλασσα ως το μεγαλύτερο οικοσύστημα στον πλανήτη. Έχουν αναπτυχθεί ειδικά εργαλεία για να εξερευνήσετε αυτό το κρύο, σκοτεινό περιβάλλον υπό πίεση.

Η εξερεύνηση σε βάθος της θάλασσας είναι μια διεπιστημονική προσπάθεια που περιλαμβάνει την ωκεανογραφία, τη βιολογία, τη γεωγραφία, την αρχαιολογία και τη μηχανική.

Η ιστορία της εξερεύνησης βαθέων υδάτων ξεκινά σχετικά πρόσφατα, κυρίως επειδή απαιτείται προηγμένη τεχνολογία για να εξερευνήσετε τα βάθη. Μερικά ορόσημα περιλαμβάνουν:

1521: Ο Ferdinand Magellan επιχειρεί να μετρήσει το βάθος του Ειρηνικού Ωκεανού. Χρησιμοποιεί μια ζυγισμένη γραμμή μήκους 2.400 ποδιών, αλλά δεν αγγίζει το κάτω μέρος.

1818: Ο Sir John Ross συλλαμβάνει σκουλήκια και μέδουσες σε βάθος περίπου 2.000 μέτρων (6.550 πόδια), προσφέροντας τα πρώτα στοιχεία για τη ζωή της θάλασσας.

1842: Παρά την ανακάλυψη του Ross, ο Edward Forbes προτείνει την θεωρία Abyssus, η οποία αναφέρει ότι η βιοποικιλότητα μειώνεται με το θάνατο και ότι η ζωή δεν μπορεί να υπάρξει βαθύτερα από τα 550 μέτρα (1.800 πόδια).

1850: Ο Michael Sars διαψεύδει τη θεωρία του Abyssus ανακαλύπτοντας ένα πλούσιο οικοσύστημα στα 800 μέτρα (2.600 πόδια).

1872-1876: Η HMS Διεκδικητής, με επικεφαλής τον Charles Wyville Thomson, διεξάγει την πρώτη αποστολή εξερεύνησης βαθέων υδάτων. Διεκδικητήςη ομάδα ανακαλύπτει πολλά νέα είδη μοναδικά προσαρμοσμένα στη ζωή κοντά στο δάπεδο της θάλασσας.

1930: Ο William Beebe και ο Otis Barton γίνονται οι πρώτοι άνθρωποι που επισκέπτονται τη βαθιά θάλασσα. Μέσα στη χάλυβα Bathysphere τους, παρατηρούν γαρίδες και μέδουσες.

1934: Otis Barton θέτει ένα νέο καταδυτικό καταφύγιο για ανθρώπους, φτάνοντας τα 1.370 μέτρα (.85 μίλια).

1956: Jacques-Yves Cousteu και η ομάδα του στο πλοίο Είδος χορού των δυτικών ινδίων να κυκλοφορήσει το πρώτο πλήρες, πλήρες ντοκιμαντέρ, Le Monde της σιωπής (Ο Σιωπηλός Κόσμος), που δείχνουν στους ανθρώπους παντού την ομορφιά και τη ζωή της βαθιάς θάλασσας.

1960: Ο Jacques Piccard και ο Don Walsh, με το πλοίο βαθιάς θάλασσας Τεργέστη, κατεβαίνετε στο κάτω μέρος του Challenger Deep στο Mariana Trench (10.740 μέτρα / 6.67 μίλια). Παρατηρούν ψάρια και άλλους οργανισμούς. Τα ψάρια δεν θεωρούνταν ότι κατοικούν σε τέτοια βαθιά νερά.

1977: Οικοσυστήματα γύρω υδροθερμικοί αεραγωγοί ανακαλύπτονται. Αυτά τα οικοσυστήματα χρησιμοποιούν χημική ενέργεια, παρά η ηλιακή ενέργεια.

1995: Τα δεδομένα δορυφορικού ραντάρ Geosat αποχαρακτηρίζονται επιτρέποντας την παγκόσμια χαρτογράφηση του θαλάσσιου δαπέδου.

2012: James Cameron, με το σκάφος Deepsea Challenger, ολοκληρώνει την πρώτη σόλο κατάδυση στο κάτω μέρος του Challenger Deep.

Οι σύγχρονες μελέτες διευρύνουν τις γνώσεις μας για τη γεωγραφία και τη βιοποικιλότητα της βαθιάς θάλασσας. ο Ναυτίλος όχημα εξερεύνησης και NOAA Okeanus Explorer να συνεχίσει την ανακάλυψη νέων ειδών, να ξεδιπλώσει τις επιπτώσεις του ανθρώπου στην πελαγικός περιβάλλον και να εξερευνήσετε τα ναυάγια και τα τεχνουργήματα που βρίσκονται βαθιά κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Το ολοκληρωμένο πρόγραμμα γεωτρήσεων του ωκεανού (IODP) Chikyu αναλύει τα ιζήματα από το φλοιό της Γης και μπορεί να γίνει το πρώτο πλοίο που θα τρυπήσει το μανδύα της Γης.

Όπως η εξερεύνηση του διαστήματος, η εξερεύνηση της θάλασσας απαιτεί νέα μέσα και τεχνολογία. Ενώ ο χώρος είναι ένα κρύο κενό, τα βάθη των ωκεανών είναι κρύα, αλλά υπό υψηλή πίεση. Το αλμυρό νερό είναι διαβρωτικό και αγώγιμο. Είναι πολύ σκοτεινό.

Εύρεση του κάτω μέρους

Τον 8ο αιώνα, οι Βίκινγκς έριξαν βάρη μολύβδου προσαρτημένα σε σχοινιά για να μετρήσουν το βάθος του νερού. Αρχίζοντας από τον 19ο αιώνα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν σύρμα αντί για σχοινί για να λάβουν μετρήσεις ήχου. Στη σύγχρονη εποχή, οι ακουστικές μετρήσεις βάθους είναι ο κανόνας. Βασικά, αυτές οι συσκευές παράγουν έναν δυνατό ήχο και ακούγονται για ηχώ για να μετρήσουν την απόσταση.

Ανθρώπινη Εξερεύνηση

Μόλις οι άνθρωποι ήξεραν πού ήταν ο όροφος της θάλασσας, ήθελαν να το επισκεφτούν και να το εξετάσουν. Η επιστήμη έχει προχωρήσει πολύ πέρα ​​από το καμπάνα κατάδυσης, ένα βαρέλι που περιέχει αέρα που θα μπορούσε να χαμηλώσει στο νερό. Ο πρώτος υποβρύχιο χτίστηκε από τον Cornelius Drebbel το 1623. Η πρώτη υποβρύχια συσκευή αναπνοής κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τον Benoit Rouquarol και τον Auguste Denayrouse το 1865. Ο Jacques Cousteau και ο Emile Gagnan ανέπτυξαν το Aqualung, το οποίο ήταν το πρώτο πραγματικό σύστημα Scuba (Self Contained Underwater Breathing Apparatus). Το 1964, δοκιμάστηκε ο Alvin. Το Alvin χτίστηκε από το General Mills και λειτούργησε από το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα των Ηνωμένων Πολιτειών και του Woods Hole. Ο Αλβιν επέτρεψε σε τρία άτομα να παραμείνουν υποβρύχια για εννέα ώρες και βάθος έως και 14800 πόδια. Τα σύγχρονα υποβρύχια μπορούν να ταξιδεύουν τόσο βαθιά όσο τα 20000 πόδια.

Ρομποτική Εξερεύνηση

Ενώ οι άνθρωποι έχουν επισκεφτεί το βυθό του Mariana Trench, τα ταξίδια ήταν δαπανηρά και επέτρεψαν την περιορισμένη εξερεύνηση. Η σύγχρονη εξερεύνηση βασίζεται σε ρομποτικά συστήματα.

Τα οχήματα που λειτουργούν με τηλεχειρισμό (ROVs) είναι οχήματα που είναι δεμένα και ελέγχονται από ερευνητές σε πλοίο. Οι ROVs φέρουν συνήθως κάμερες, βραχίονες χειριστών, εξοπλισμό σόναρ και δοχεία δειγμάτων.

Τα αυτόνομα υποβρύχια οχήματα (AUV) λειτουργούν χωρίς ανθρώπινο έλεγχο. Αυτά τα οχήματα δημιουργούν χάρτες, μετρούν τη θερμοκρασία και τα χημικά, και κάνουν φωτογραφίες. Ορισμένα οχήματα, όπως το Νείριος, ενεργούν είτε ως ROV είτε ως AUV.

Ενοργάνιση

Οι άνθρωποι και τα ρομπότ επισκέπτονται τις τοποθεσίες αλλά δεν παραμένουν αρκετά μακριά για να συλλέγουν μετρήσεις με την πάροδο του χρόνου. Τα υποβρύχια όργανα παρακολουθούν τραγούδια φάλαινας, πυκνότητα πλαγκτόν, θερμοκρασία, οξύτητα, οξυγόνωση και διάφορες χημικές συγκεντρώσεις. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να προσαρτηθούν στους κυλίνδρους σχηματισμού προφίλ, οι οποίοι μετακινούνται ελεύθερα σε βάθος περίπου 1000 μέτρων. Αγκυροβολημένα οικιστικά όργανα στο θαλασσό. Για παράδειγμα, το Monterey Accelerated Research System (MARS) βρίσκεται στο πάτωμα του Ειρηνικού Ωκεανού στα 980 μέτρα για την παρακολούθηση σεισμικών βλαβών.