Forskere har boret i havbunden i 50 år - her er hvad de har fundet indtil videre

Det er fantastisk, men sandt, at vi ved mere om månens overflade end om jordens havbund. Meget af det, vi ved, er kommet fra videnskabelige havboringer - den systematiske indsamling af kerneprøver fra den dybe havbund. Denne revolutionære proces begyndte for 50 år siden, da borefartøjet Glomar Challenger sejlede ind i den Mexicanske Golf den 11. august, 1968 på den første ekspedition af det føderalt finansierede Deep Sea Drilling Project.

Jeg tog på min første videnskabelige havboreekspedition i 1980, og siden da har deltaget i yderligere seks ekspeditioner til steder, herunder det fjerne Nordatlanten og Antaraktikas Weddell Sea. I mit laboratorium, mine elever og jeg arbejder med kerneprøver fra disse ekspeditioner. Hver af disse kerner, som er cylindre 31 fod lange og 3 tommer brede, er som en bog, hvis information venter på at blive oversat til ord. Holder en nyåbnet kerne, fyldt med sten og sediment fra jordens havbund, er som at åbne en sjælden skattekiste, der registrerer tidens gang i Jordens historie.

Over et halvt århundrede, videnskabelig havboring har bevist teorien om pladetektonik, skabte feltet palæoceanografi og omdefinerede, hvordan vi ser på livet på Jorden ved at afsløre en enorm variation og mængde af liv i den dybe marine biosfære. Og meget mere skal læres.

Teknologiske innovationer

To nøgleinnovationer gjorde det muligt for forskningsskibe at tage kerneprøver fra præcise steder i de dybe oceaner. Den første, kendt som dynamisk positionering, gør det muligt for et 471 fods skib at forblive fast på plads, mens der bores og genvindes kerner, den ene oven på den næste, ofte i over 12, 000 fod vand.

Det er ikke muligt at forankre på disse dybder. I stedet, teknikere taber et torpedoformet instrument kaldet en transponder over siden. En enhed kaldet en transducer, monteret på skibets skrog, sender et akustisk signal til transponderen, som svarer. Computere om bord beregner afstanden og vinklen for denne kommunikation. Thrustere på skibets skrog manøvrerer fartøjet til at blive på nøjagtig samme sted, modvirke strømmens kræfter, vind og bølger.

En anden udfordring opstår, når bor skal udskiftes midt i arbejdet. Havets skorpe er sammensat af magmatisk bjergart, der slides ned længe før den ønskede dybde er nået.

Når dette sker, boreholdet bringer hele borerøret til overfladen, monterer et nyt bor og vender tilbage til det samme hul. Dette kræver, at røret føres ind i en tragtformet re-entry kegle, mindre end 15 fod bred, placeret i bunden af ​​havet ved mundingen af ​​borehullet. Processen, som først blev gennemført i 1970, er som at sænke en lang tråd spaghetti ned i en kvart tomme bred tragt i den dybe ende af en olympisk swimmingpool.

Bekræftelse af pladetektonik

Da videnskabelige havboringer begyndte i 1968, teorien om pladetektonik var genstand for aktiv debat. En central idé var, at ny havskorpe blev skabt ved højdedrag i havbunden, hvor oceaniske plader bevægede sig væk fra hinanden og magma fra jordens indre vældede op mellem dem. Ifølge denne teori, skorpen bør være nyt materiale på toppen af ​​havryggene, og dens alder bør stige med afstanden fra toppen.

Den eneste måde at bevise dette på var ved at analysere sediment og stenkerner. I vinteren 1968-1969 Glomar Challenger borede syv steder i det sydlige Atlanterhav øst og vest for den midtatlantiske højderyg. Både de magmatiske bjergarter på havbunden og overliggende sedimenter ældes i perfekt overensstemmelse med forudsigelserne, bekræfter, at havskorpen dannes ved højderyggene, og pladetektonikken var korrekt.

Genopbygning af jordens historie

Jordens historie er mere kontinuerlig end geologiske formationer på landjorden, hvor erosion og genaflejring med vind, vand og is kan forstyrre rekorden. På de fleste steder i havet aflejres sediment partikel for partikel, mikrofossil for mikrofossil, og forbliver på plads, til sidst bukke under for presset og blive til sten.

Mikrofossiler (plankton) bevaret i sediment er smukke og informative, selvom nogle er mindre end bredden af ​​et menneskehår. Ligesom større plante- og dyrefossiler, videnskabsmænd kan bruge disse sarte strukturer af calcium og silicium til at rekonstruere tidligere miljøer.

Takket være videnskabelig havboring, vi ved, at efter et asteroideangreb dræbte alle ikke-fugle dinosaurer for 66 millioner år siden, nyt liv koloniserede kraterkanten inden for år, og inden for 30, 000 år blomstrede et fuldt økosystem. Et par dybhavsorganismer levede lige igennem meteoritnedslaget.

Havboringer har også vist, at ti millioner år senere, en massiv udledning af kulstof – sandsynligvis fra omfattende vulkansk aktivitet og metan frigivet fra smeltende metanhydrater – forårsagede en pludselig, intens opvarmning begivenhed, eller hypertermisk, kaldet det paleocæn-eocæne termiske maksimum. Under denne episode, selv Arktis nåede over 73 grader Fahrenheit.

Den resulterende forsuring af havet fra frigivelsen af ​​kulstof til atmosfæren og havet forårsagede massiv opløsning og forandring i dybhavets økosystem.

Denne episode er et imponerende eksempel på virkningen af ​​hurtig klimaopvarmning. Den samlede mængde kulstof, der frigives under PETM, anslås at være omtrent lig med den mængde, som mennesker vil frigive, hvis vi afbrænder alle Jordens fossile brændstofreserver. Endnu, en vigtig forskel er, at det kulstof, der blev frigivet af vulkaner og hydrater, var meget langsommere, end vi i øjeblikket udsender fossilt brændstof. Således kan vi forvente endnu mere dramatiske klima- og økosystemændringer, medmindre vi holder op med at udlede kulstof.

At finde liv i havsedimenter

Videnskabelige havboringer har også vist, at der er nogenlunde lige så mange celler i havsediment som i havet eller i jorden. Ekspeditioner har fundet liv i sedimenter på dybder over 8000 fod; i havbundsaflejringer, der er 86 millioner år gamle; og ved temperaturer over 140 grader Fahrenheit.

I dag foreslår og udfører forskere fra 23 nationer forskning gennem International Ocean Discovery Program, som bruger videnskabelig havboring til at genvinde data fra havbundsedimenter og klipper og til at overvåge miljøer under havbunden. Coring producerer ny information om pladetektonik, såsom kompleksiteten af ​​havskorpedannelsen, og mangfoldigheden af ​​liv i de dybe oceaner.

Denne forskning er dyr, og teknologisk og intellektuelt intens. Men kun ved at udforske det dybe hav kan vi genvinde de skatte, det rummer, og bedre forstå dets skønhed og kompleksitet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.