Historia i technologia eksploracji głębin morskich

Termin „głębinowe” nie ma dla wszystkich tego samego znaczenia. Dla rybaków głębokie morze stanowi każdą część oceanu poza stosunkowo płytkim szelfem kontynentalnym. Dla naukowców głębokie morze jest najniższą częścią oceanu, poniżej termokliny (warstwa, na którą przestaje działać ogrzewanie i chłodzenie od światła słonecznego) i nad dnem morza. Jest to część oceanu głębsza niż 1000 sążni lub 1800 metrów.

Głębokie eksploracje są trudne, ponieważ są wiecznie ciemne, bardzo zimne (od 0 stopni do 3 stopni Celsjusza) poniżej 3000 metrów) i pod wysokim ciśnieniem (15750 psi lub ponad 1000 razy wyższym niż standardowe ciśnienie atmosferyczne na morzu) poziom). Od czasów Pliniusza do końca XIX wieku ludzie wierzyli, że głębokie morze jest bez życia pustkowiem. Współcześni naukowcy uznają głębokie morze za największe siedlisko na planecie. Opracowano specjalne narzędzia do eksploracji tego zimnego, ciemnego środowiska pod ciśnieniem.

Eksploracja głębin morskich to interdyscyplinarne przedsięwzięcie obejmujące oceanografię, biologię, geografię, archeologię i inżynierię.

Historia eksploracji głębin morskich rozpoczyna się stosunkowo niedawno, głównie dlatego, że do eksploracji głębin potrzeba zaawansowanej technologii. Niektóre kamienie milowe obejmują:

1521: Ferdinand Magellan próbuje zmierzyć głębokość Oceanu Spokojnego. Używa linii ważonej na 2400 stóp, ale nie dotyka dna.

1818: Sir John Ross łapie robaki i meduzę na głębokości około 2000 metrów (6550 stóp), co jest pierwszym dowodem na życie w głębinach morskich.

1842: Pomimo odkrycia Rossa, Edward Forbes proponuje Teorię Otchłani, która głosi, że różnorodność biologiczna zmniejsza się wraz ze śmiercią i że życie nie może istnieć głębiej niż 550 metrów (1800 stóp).

1850: Michael Sars obala Teorię Otchłani, odkrywając bogaty ekosystem na 800 metrach (2600 stóp).

1872-1876: HMS Pretendent, kierowany przez Charlesa Wyville'a Thomsona, prowadzi pierwszą wyprawę w poszukiwaniu głębin morskich. PretendentZespół odkrywa wiele nowych gatunków wyjątkowo przystosowanych do życia w pobliżu dna morskiego.

1930: William Beebe i Otis Barton stają się pierwszymi ludźmi, którzy odwiedzają głębiny. W swojej stalowej Bathysphere obserwują krewetki i meduzę.

1934: Otis Barton ustanawia nowy rekord nurkowania, osiągając 1370 metrów (0,85 mil).

1956: Jacques-Yves Cousteu i jego zespół na pokładzie Calypso wydać pierwszy pełnokolorowy, pełnometrażowy film dokumentalny, Le Monde du cisza (Cichy świat), pokazując ludziom wszędzie piękno i życie głębokiego morza.

1960: Jacques Piccard i Don Walsh, ze statkiem głębinowym Triest, zejdź na dół Challenger Deep in the Rów Mariański (10740 metrów / 6,67 mil). Obserwują ryby i inne organizmy. Nie uważano, że ryby zamieszkują tak głęboką wodę.

1977: Wokół ekosystemów kominy hydrotermalne zostały odkryte. Te ekosystemy zużywają energię chemiczną, a nie energię słoneczną.

1995: Dane radaru satelitarnego Geosat zostały odtajnione, co pozwala na globalne mapowanie dna morskiego.

2012: James Cameron, ze statkiem Deepsea Challenger, kończy pierwsze nurkowanie solo na dno Challenger Deep.

Współczesne badania poszerzają naszą wiedzę na temat geografii i różnorodności biologicznej głębin morskich. The Łodzik pojazd badawczy i NOAA Okeanus Explorer nadal odkrywaj nowe gatunki, odkrywaj wpływ człowieka na pelagiczny środowisko i eksploruj wraki i artefakty głęboko pod powierzchnią morza. Zintegrowany program wierceń oceanicznych (IODP) Czikju analizuje osady ze skorupy ziemskiej i może stać się pierwszym statkiem wiercącym w płaszczu Ziemi.

Podobnie jak eksploracja kosmosu, eksploracja głębin morskich wymaga nowych instrumentów i technologii. Podczas gdy przestrzeń jest zimną próżnią, głębokości oceanów są zimne, ale pod wysokim ciśnieniem. Woda morska jest żrąca i przewodząca. Jest bardzo ciemno.

Znalezienie dna

W VIII wieku Wikingowie zrzucili ciężarki ołowiowe przymocowane do lin, aby zmierzyć głębokość wody. Począwszy od XIX wieku, badacze używali drutu zamiast liny do wykonywania sondujących pomiarów. W erze współczesnej akustyczne pomiary głębokości są normą. Zasadniczo urządzenia te wytwarzają głośny dźwięk i nasłuchują ech, aby ocenić odległość.

Eksploracja ludzi

Kiedy ludzie wiedzieli, gdzie jest dno morskie, chcieli je odwiedzić i zbadać. Nauka posunęła się daleko poza dzwon nurkowy, beczkę zawierającą powietrze, które można obniżyć do wody. Pierwszy Łódź podwodna został zbudowany przez Corneliusa Drebbela w 1623 roku. Pierwszy podwodny aparat oddechowy został opatentowany przez Benoit Rouquarol i Auguste Denayrouse w 1865 roku. Jacques Cousteau i Emile Gagnan opracowali Aqualung, który był pierwszym prawdziwym systemem „Scuba” (Self Contained Underwater Breathing Apparatus). W 1964 roku Alvin został przetestowany. Alvin został zbudowany przez General Mills i obsługiwany przez US Navy and Woods Hole Oceanographic Institution. Alvin pozwolił trzem osobom pozostać pod wodą tak długo, jak dziewięć godzin i głębokość 14800 stóp. Nowoczesne okręty podwodne mogą podróżować nawet na głębokość 20000 stóp.

Eksploracja robotów

Podczas gdy ludzie odwiedzili dno Wykopu Mariany, wycieczki były drogie i umożliwiały jedynie ograniczone eksploracje. Współczesna eksploracja opiera się na systemach robotycznych.

Pojazdy zdalnie sterowane (ROV) to pojazdy na uwięzi, które są kontrolowane przez badaczy na statku. ROV zwykle przewożą kamery, ramiona manipulatorów, sprzęt sonaru i pojemniki na próbki.

Autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) działają bez kontroli człowieka. Pojazdy te generują mapy, mierzą temperaturę i chemikalia oraz robią zdjęcia. Niektóre pojazdy, takie jak Nereus, działają jako ROV lub AUV.

Oprzyrządowanie

Ludzie i roboty odwiedzają lokalizacje, ale nie pozostają wystarczająco długo, aby zbierać pomiary w czasie. Instrumenty podmorskie monitorują pieśni wielorybów, gęstość planktonu, temperaturę, kwasowość, natlenienie i różne stężenia chemiczne. Czujniki te można przymocować do boi profilujących, które swobodnie dryfują na głębokości około 1000 metrów. Zakotwiczone obserwatoria mieszczą instrumenty na dnie morskim. Na przykład Monterey Accelerated Research System (MARS) spoczywa na dnie Oceanu Spokojnego na wysokości 980 metrów w celu monitorowania uszkodzeń sejsmicznych.