Istoria și tehnologia explorării la mare adâncime

Termenul „mare adâncă” nu are același sens pentru toată lumea. Pentru pescari, marea adâncă este orice parte a oceanului dincolo de raftul continental relativ superficial. Pentru oamenii de știință, marea adâncă este cea mai joasă parte a oceanului, sub termoclina (stratul în care încălzirea și răcirea din lumina soarelui încetează să mai aibă efect) și deasupra fundului mării. Aceasta este partea oceanului mai adâncă de 1.000 de pătrimi sau 1.800 de metri.

Este dificil să explorezi adâncimile, deoarece sunt veșnic întunecate, extrem de reci (între 0 grade C și 3 grade C sub 3.000 de metri) și sub presiune ridicată (15750 psi sau peste 1.000 de ori mai mare decât presiunea atmosferică standard pe mare nivel). Din vremea lui Pliniu până la sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii credeau că marea adâncă era o pustie fără viață. Oamenii de știință moderni recunosc marea adâncă drept cel mai mare habitat de pe planetă. Au fost dezvoltate instrumente speciale pentru a explora acest mediu rece, întunecat, sub presiune.

Explorarea mării profunde este un efort multidisciplinar care include oceanografie, biologie, geografie, arheologie și inginerie.

Istoria explorării la mare adâncime începe relativ recent, în principal pentru că este nevoie de tehnologie avansată pentru a explora adâncimile. Câteva repere includ:

1521: Ferdinand Magellan încearcă să măsoare adâncimea Oceanului Pacific. El folosește o linie ponderată de 2.400 de metri, dar nu atinge fundul.

1818: Sir John Ross prinde viermi și meduze la o adâncime de aproximativ 2.000 de metri (6.550 de metri), oferind primele dovezi ale vieții la mare adâncime.

1842: În ciuda descoperirii lui Ross, Edward Forbes propune Teoria abisului, care afirmă că biodiversitatea scade odată cu moartea și că viața nu poate exista mai adânc de 550 de metri.

1850: Michael Sars respinge teoria abisului descoperind un ecosistem bogat la 800 de metri.

1872-1876: HMS Provocator, condus de Charles Wyville Thomson, conduce prima expediție de explorare a mării profunde. ProvocatorEchipa descoperă multe specii noi adaptate în mod unic la viața de pe fundul mării.

1930: William Beebe și Otis Barton devin primii oameni care vizitează marea adâncă. În interiorul lor Bathysphere de oțel, ei observă creveți și meduze.

1934: Otis Barton stabilește un nou record de scufundări umane, atingând 1.370 de metri (.85 mile).

1956: Jacques-Yves Cousteu și echipa sa la bord Calipso lansează primul documentar în culori complete, de lungime completă, Le Monde du silence (Lumea tăcută), arătând oamenilor de pretutindeni frumusețea și viața mării profunde.

1960: Jacques Piccard și Don Walsh, cu vasul de mare adâncime Trieste, coborâți în partea de jos a provocatorului adânc în Mariana Trench (10.740 metri / 6,67 mile). Ei observă peștii și alte organisme. Nu se credea că peștii locuiesc într-o apă atât de adâncă.

1977: Ecosisteme din jur aerisiri hidrotermale sunt descoperite. Aceste ecosisteme folosesc energie chimică, mai degrabă decât energie solară.

1995: Datele radarului satelit Geosat sunt declasificate, permițând cartografierea globală a fundului mării.

2012: James Cameron, cu vasul Deepsea Challenger, completează prima scufundare solo la fundul Challenger Deep.

Studiile moderne ne extind cunoștințele despre geografia și biodiversitatea mării profunde. Nautilus vehicul de explorare și NOAA Okeanus Explorer continuă să descoperi noi specii, dezvăluie efectele omului asupra pelagic mediu și explorează epave și artefacte adânc sub suprafața mării. Programul integrat de foraj oceanic (IODP) Chikyu analizează sedimentele din scoarța terestră și poate deveni prima navă care s-a forat în mantia Pământului.

La fel ca explorarea spațială, explorarea mării profunde necesită noi instrumente și tehnologie. În timp ce spațiul este un vid rece, adâncimile oceanului sunt reci, dar foarte presurizate. Apa sărată este corozivă și conductivă. E foarte întuneric.

Găsirea fundului

În secolul al VIII-lea, vikingii au aruncat greutăți de plumb atașate la funii pentru a măsura adâncimea apei. Începând cu secolul al XIX-lea, cercetătorii au folosit mai degrabă sârmă decât sfoară pentru a lua măsurători de sunet. În epoca modernă, măsurarea adâncimii acustice este norma. Practic, aceste dispozitive produc un sunet puternic și ascultă ecouri pentru a măsura distanța.

Explorarea umană

Odată ce oamenii au știut unde este fundul mării, au vrut să-l viziteze și să-l examineze. Știința a progresat mult dincolo de clopotul de scufundare, un butoi care conține aer care ar putea fi coborât în ​​apă. Primul submarin a fost construită de Cornelius Drebbel în 1623. Primul aparat de respirație subacvatic a fost patentat de Benoit Rouquarol și Auguste Denayrouse în 1865. Jacques Cousteau și Emile Gagnan au dezvoltat Aqualung, care a fost primul adevărat sistem „Scuba” (Self Contened Underwater Breathing Apparatus). În 1964, Alvin a fost testat. Alvin a fost construit de General Mills și operat de Instituția Oceanografică a US Navy și Woods Hole. Alvin a permis trei persoane să rămână sub apă timp de nouă ore și la o adâncime de 14800 de metri. Submarinele moderne pot călători până la adâncimea de 20000 de metri.

Explorarea robotică

În timp ce oamenii au vizitat fundul Trench-ului Mariana, călătoriile au fost scumpe și au permis doar explorarea limitată. Explorarea modernă se bazează pe sisteme robotizate.

Vehiculele acționate de la distanță (ROV) sunt vehicule conectate care sunt controlate de cercetătorii de pe o navă. ROV-urile poartă de obicei camere de luat vederi, arme de manipulare, echipamente sonore și recipiente de probă.

Vehiculele subacvatice autonome (AUV) funcționează fără control uman. Aceste vehicule generează hărți, măsoară temperatura și substanțele chimice și fac fotografii. Unele vehicule, cum ar fi autovehiculul Nereus, acționează ca ROV sau AUV.

Instrumentaţie

Oamenii și roboții vizitează locații, dar nu rămân suficient de mult pentru a colecta măsurători în timp. Instrumentele subterane monitorizează cântecele de balenă, densitatea planctonului, temperatura, aciditatea, oxigenarea și diferite concentrații chimice. Acești senzori pot fi atașați la geamurile de profilare, care se deplasează liber la o adâncime de aproximativ 1000 de metri. Observatoarele ancorate adăpostesc instrumente de pe malul mării. De exemplu, sistemul de cercetare accelerat de la Monterey (MARS) se sprijină pe podea Oceanului Pacific la 980 metri pentru a monitoriza defecțiunile seismice.