Giliųjų jūrų tyrinėjimo istorija ir technologijos

Sąvoka „giliavandenė jūra“ ne visiems vienoda. Žvejams gili jūra yra bet kuri vandenyno dalis, esanti už palyginti seklaus žemyno šelfo. Mokslininkams gilioji jūra yra žemiausia vandenyno dalis, esanti žemiau termoklino (sluoksnio, kuriame nebeveikia saulės spindulių kaitinimas ir aušinimas) ir virš jūros dugno. Tai vandenyno dalis, esanti giliau nei 1000 gelmių arba 1800 metrų.

Tyrinėti gelmes sunku, nes jie yra amžinai tamsūs, ypač šalti (nuo 0 laipsnių iki 3 laipsnių C) žemiau 3000 metrų) ir esant aukštam slėgiui (15750 psi arba daugiau kaip 1 000 kartų didesnis nei standartinis atmosferos slėgis jūroje) lygis). Nuo Plinijaus laikų iki XIX amžiaus pabaigos žmonės tikėjo, kad giliavandenė jūra yra negyva dykvietė. Šiuolaikiniai mokslininkai giluminę jūrą pripažįsta didžiausia buveine planetoje. Šiai šaltai, tamsiai, slėginei aplinkai ištirti buvo sukurtos specialios priemonės.

Giliavandenių žvalgymai yra daugiadisciplininis siekis, apimantis okeanografiją, biologiją, geografiją, archeologiją ir inžineriją.

Giliavandenių žvalgymų istorija prasideda palyginti neseniai, daugiausia todėl, kad norint ištirti gelmes, reikia pažangių technologijų. Keletas gairių yra:

1521: Ferdinandas Magellanas bando išmatuoti Ramiojo vandenyno gylį. Jis naudoja 2400 pėdų svertinę liniją, bet neliečia dugno.

1818: Seras Johnas Rossas gaudo kirminus ir medūzas maždaug 2 000 metrų (6550 pėdų) gylyje, pateikdamas pirmuosius gilios jūros gyvybės įrodymus.

1842Nepaisant Rosso atradimų, Edwardas Forbesas siūlo Abyssus teoriją, kurioje teigiama, kad biologinė įvairovė mažėja mirus ir kad gyvybė negali egzistuoti giliau nei 550 metrų (1800 pėdų).

1850: Michaelas Sarsas paneigia Abyssus teoriją atradęs turtingą ekosistemą 800 metrų (2600 pėdų) atstumu.

1872-1876: HMS Iššūkis, vadovaujamas Charleso Wyvilio Thomsono, vykdo pirmąją giliavandenių žvalgymų ekspediciją. Iššūkiskomanda atrado daug naujų rūšių, unikaliai pritaikytų gyvenimui prie jūros dugno.

1930: Williamas Beebe'as ir Otisas Bartonas tampa pirmaisiais žmonėmis, apsilankiusiais gilumoje. Plieninėje Bathysferoje jie stebi krevetes ir medūzas.

1934: Otis Bartonas užfiksuoja naują žmonių nardymo rekordą, pasiekdamas 1370 metrų (.85 mylių).

1956: Jacques-Yves Cousteu ir jo komanda laive Calypso išleisti pirmąjį spalvotą, visą ilgį dokumentinį filmą, Le Monde du tyla (Tylus pasaulis), žmonėms visur parodydamas giliavandenių augalų grožį ir gyvenimą.

1960: Jacques Piccard ir Don Walsh su giliavandeniu laivu Trieste, nusileiskite į Challenger gilumoje Marianos tranšėjos (10 740 metrų / 6,67 mylios). Jie stebi žuvis ir kitus organizmus. Nebuvo manoma, kad žuvys gyvena tokiame giliame vandenyje.

1977: Ekosistemos aplink hidroterminės angos yra atrasti. Šios ekosistemos naudoja ne cheminę, o saulės energiją.

1995: „Geosat“ palydovinio radaro duomenys yra išslaptinami, kad būtų galima visuotinai apžiūrėti jūros dugną.

2012: Jamesas Cameronas su indu „Deepsea Challenger“, užbaigia pirmąjį solo pasinerimą į „Challenger Deep“ dugnas.

Šiuolaikiniai tyrimai praplečia mūsų žinias apie giliavandenių jūros geografiją ir biologinę įvairovę. Nautilus žvalgybinė transporto priemonė ir NOAA „Okeanus Explorer“ toliau atrasti naujas rūšis, išsiaiškinti žmogaus poveikį pelaginės aplinką ir tyrinėkite nuolaužas ir daiktus giliai po jūros paviršiumi. Integruota vandenyno gręžimo programa (IODP) Chikyu analizuoja nuosėdas iš žemės plutos ir gali būti pirmasis laivas, išgręžtas į Žemės mantiją.

Kaip ir kosmoso tyrinėjimams, giliavandeniams tyrimams reikalingi nauji instrumentai ir technologijos. Nors erdvė yra šaltas vakuumas, vandenyno gelmės yra šaltos, tačiau patiria didelį slėgį. Sūrus vanduo yra ėsdinantis ir laidus. Labai tamsu.

Dugno suradimas

VIII amžiuje vikingai numetė švino svarmenis, pritvirtintus prie lynų, kad būtų galima išmatuoti vandens gylį. Pradedant XIX a. Tyrinėtojai, norėdami atlikti patikimus matavimus, naudojo vielą, o ne virvę. Šiuolaikiniais laikais akustinio gylio matavimai yra norma. Iš esmės šie prietaisai skleidžia garsų garsą ir klauso aido, kad būtų galima nustatyti atstumą.

Žmogaus tyrinėjimai

Kai žmonės žinojo, kur yra jūros dugnas, jie norėjo aplankyti ir apžiūrėti. Mokslas pažengė kur kas toliau nei nardymo varpas - statinė, kurioje buvo oro, kurį buvo galima nuleisti į vandenį. Pirmas povandeninis laivas buvo pastatytas Kornelijaus Drebbelio 1623 m. Pirmąjį povandeninio kvėpavimo aparatą 1865 metais užpatentavo Benoit Rouquarol ir Auguste Denayrouse. Jacques Cousteau ir Emile Gagnan sukūrė „Aqualung“, kuris buvo pirmasis tikrasis „Scuba“ (autonominis povandeninio kvėpavimo aparatas) sistema. 1964 m. Alvinas buvo išbandytas. „Alvin“ pastatė „General Mills“, o jį valdė JAV karinio jūrų laivyno ir „Woods Hole“ okeanografijos institutas. Alvinas leido trims žmonėms likti po vandeniu net devynias valandas ir 14800 pėdų gylyje. Šiuolaikiniai povandeniniai laivai gali plaukti net 20000 pėdų gyliu.

Robotų tyrinėjimas

Nors žmonės lankėsi Marianos tranšėjos dugne, kelionės buvo brangios ir leido tik ribotą tyrinėjimą. Šiuolaikiniai tyrinėjimai remiasi robotų sistemomis.

Nuotoliniu būdu valdomos transporto priemonės (ROV) yra pririštos transporto priemonės, kurias laive kontroliuoja tyrėjai. ROV paprastai gabena kameras, manipuliatoriaus ginklus, sonaro įrangą ir mėginių konteinerius.

Autonominės povandeninės transporto priemonės (AUV) veikia be žmogaus valdymo. Šios transporto priemonės sukuria žemėlapius, matuoja temperatūrą ir chemikalus bei fotografuoja. Kai kurios transporto priemonės, tokios kaip Nereusas, veikia kaip ROV arba AUV.

Instrumentuotė

Žmonės ir robotai lankosi vietose, tačiau neilgai trunka tam, kad laikui bėgant galėtų surinkti matavimus. Povandeniniai instrumentai stebi banginių dainas, planktono tankį, temperatūrą, rūgštingumą, deguonies kiekį ir įvairias chemines koncentracijas. Šie jutikliai gali būti pritvirtinti prie profilio plūdurų, kurie laisvai dreifuoja maždaug 1000 metrų gylyje. Inkarinėse observatorijose instrumentai statomi ant jūros dugno. Pavyzdžiui, Monterey Pagreitinto tyrimų sistema (MARS) remiasi Ramiojo vandenyno dugnu 980 metrų atstumu, kad galėtų stebėti seisminius gedimus.