Det videnskabelige boreskib JOIDES Opløsning ankommer til Honolulu efter vellykkede søforsøg og test af videnskabeligt udstyr og boreudstyr. IODP, CC BY-ND

Det er fantastisk, men sandt vi ved mere om månens overflade end om jordens havbund. Meget af det, vi ved, kommer fra videnskabelig havboring - den systematiske opsamling af kerneprøver fra dyb havbunden. Denne revolutionerende proces begyndte for 50 år siden, da boreskibet Glomar Challenger sejlede ind i Mexicogolfen august 11, 1968 på den første ekspedition af det føderalt finansierede Deep Sea Drilling Project.

Jeg gik på min første videnskabelige boreekspedition i 1980 og har siden da deltaget i yderligere seks ekspeditioner til steder, herunder det nordlige Atlanterhav og Antarktis Weddell Sea. I mit laboratorium arbejder mine studerende og jeg 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. At holde en nyåbnet kerne, fyldt med klipper og sediment fra Jordens havbund, er som at åbne en sjælden skattekiste, der registrerer tidens gang i Jordens historie.

I løbet af et halvt århundrede har videnskabelig havboring bevist teorien om pladetektonik, skabt paleoceanografiområdet og omdefineret, hvordan vi ser livet på Jorden ved at afsløre en enorm variation og volumen af ​​liv i den dybe marine biosfære. Og der mangler meget mere at lære.

Forskere har udvidet menneskelig viden ved at bore kerneprøver fra verdens havbassiner, men deres arbejde er langt fra udført.

{youtube}0nydKlpZdIU{/youtube}

Teknologiske innovationer

To centrale nyskabelser gjorde det muligt for forskningsskibe at tage kerneprøver fra præcise placeringer 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 gendannes kerner, det ene på toppen af ​​det næste, ofte i over 12,000 fødder vand.

Forankring er ikke muligt på disse dybder. I stedet slipper teknikere 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 på denne kommunikation. Skubbere på skibets skrog manøvrerer skibet til at forblive på nøjagtigt det samme sted, imod kræfterne i strømme, vind og bølger.

En anden udfordring opstår, når bor skal udskiftes midt i driften. Havets skorpe er sammensat af stødende klippe, der bærer bits længe inden den ønskede dybde er nået.

Når dette sker, bringer bormannet hele borerøret til overfladen, monterer en ny bor og vender tilbage til det samme hul. Dette kræver, at røret føres ind i en tragtformet tilbagetrækskegle, mindre end 15 fod bred, anbragt i bunden af ​​havet ved mundingen af ​​borehullet. Processen, som var først udført i 1970, er som at sænke en lang streng spaghetti i en kvart tommer bred tragt i den dybe ende af en olympisk swimmingpool.

Bekræftelse af pladetektonik

Da videnskabelig havboring begyndte i 1968, er teorien om pladetektonik var genstand for aktiv debat. En af de vigtigste ideer var, at der blev skabt ny havskorpe ved kamme i havbunden, hvor oceaniske plader bevægede sig fra hinanden og magma fra jordens indre velfærd mellem dem. I henhold til denne teori skal skorpen være nyt materiale ved toppen af ​​havryggene, og dens alder skulle stige med afstanden fra toppen.

Den eneste måde at bevise dette på var ved at analysere sediment og klippekerner. Om vinteren 1968-1969 borede Glomar Challenger syv steder i det sydlige Atlanterhav mod øst og vest for Midtatlantisk ryg. Både de stødende klipper på havbunden og de overliggende sedimenter, der blev alderen i perfekt overensstemmelse med forudsigelserne, hvilket bekræfter, at der blev dannet havskorpe ved bjergene og pladetektonikken var korrekt.

Genopbygning af jordens historie

Havrekorden over Jordens historie er mere kontinuerlig end geologiske formationer på land, hvor erosion og omdisponering af vind, vand og is kan forstyrre rekorden. I de fleste havplaceringer er sediment lagt ned partikel for partikel, mikrofossil af mikrofossil og forbliver på sin plads, efterhånden som det giver efter for tryk og forvandles til klippe.

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

Takket være videnskabelig havboring ved vi det efter en asteroideangreb dræbte alle ikke-aviære dinosaurier for 66 millioner år siden, nyt liv koloniserede kraterrand inden for år og inden for 30,000 år et fuldt økosystem trivdes. Et par dybe havorganismer levede lige gennem meteoritpåvirkningen.

Havboring har også vist, at ti millioner år senere, en massiv udledning af kulstof - sandsynligvis fra omfattende vulkansk aktivitet og methan frigivet fra smeltende methanhydrater - forårsagede en pludselig, intens opvarmningsbegivenhed eller hyperthermal, kaldet Paleocene-eocen termisk maksimum. I løbet af denne episode nåede endda Arktis over 73 grader Fahrenheit.

Den resulterende forsuring af havet fra frigivelsen af ​​kulstof i atmosfæren og havet forårsagede massiv opløsning og ændring i det dybe havøkosystem.

Denne episode er et imponerende eksempel på virkningen af ​​hurtig klimaopvarmning. Den samlede mængde kulstof, der frigøres i løbet af PETM, anslås at være omtrent lig med den mængde, som mennesker vil frigive, hvis vi forbrænder alle Jordens fossile brændstofreserver. Alligevel er en vigtig forskel, at kulstoffet frigivet af vulkanerne og hydraterne var i en meget langsommere hastighed end vi i øjeblikket frigiver fossilt brændstof. Således kan vi forvente endnu mere dramatiske klima- og økosystemændringer, medmindre vi holder op med at udsende kulstof.

At finde liv i havsedimenter

Videnskabelig havboring har også vist, at der er nogenlunde lige så mange celler i havets sediment som i havet eller i jorden. Ekspeditioner har fundet liv i sedimenter i dybder over 8000 fødder; i bundbund aflejringer, der er 86 millioner år gammel; og kl temperaturer over 140 grader Fahrenheit.

I dag foreslår og forsker forskere fra 23-nationer gennem International Ocean Discovery Program, der bruger videnskabelig havboring til at genvinde data fra havbundenes sedimenter og klipper og til at overvåge miljøer under havbunden. Coring producerer ny information om pladetektonik, såsom kompleksiteten af ​​dannelse af havskorps og mangfoldigheden af ​​liv i de dybe oceaner.

Denne undersøgelse er dyre og teknologisk og intellektuelt intens. Men kun ved at udforske dybhavet kan vi genvinde de skatte, den har, og bedre forstå dens skønhed og kompleksitet.

Om forfatteren

Suzanne O'Connell, professor i jord- og miljøvidenskab, Wesleyan University

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

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon