การขุดเจาะมหาสมุทร: สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเมื่อ 50 ปีต่อมา

มันน่าทึ่ง แต่จริงที่เรารู้มากขึ้นเกี่ยวกับพื้นผิวของดวงจันทร์มากกว่าพื้นมหาสมุทร สิ่งที่เรารู้ส่วนมากมาจากการขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์ - การเก็บตัวอย่างแกนกลางจากก้นทะเลลึกอย่างเป็นระบบ กระบวนการปฏิวัตินี้เริ่มขึ้นเมื่อ 50 ปีก่อนเมื่อเรือขุด Glomar Challenger แล่นไปยังอ่าวเม็กซิโกเมื่อวันที่ 11 สิงหาคม 2511 ในการเดินทางครั้งแรกของโครงการขุดเจาะใต้ทะเลลึกที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลกลาง

ฉันไปสำรวจการขุดค้นทางทะเลครั้งแรกในปี 2523 และหลังจากนั้นได้มีส่วนร่วมในการสำรวจอีกหกครั้งไปยังสถานที่ต่าง ๆ รวมถึงมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือและทะเลเวดเดลล์ ในห้องแล็บนักเรียนของฉันและฉันทำงานกับตัวอย่างหลักจากการสำรวจเหล่านี้ แต่ละแกนเหล่านี้ซึ่งมีความยาว 31 ฟุตและกว้าง 3 นิ้วเป็นเหมือนหนังสือที่ข้อมูลกำลังรอการแปลเป็นคำ ถือแกนเปิดใหม่ที่เต็มไปด้วยหินและตะกอนจากพื้นมหาสมุทรของโลกเปรียบเสมือนการเปิดหีบสมบัติที่หายากซึ่งบันทึกเวลาที่ผ่านมาในประวัติศาสตร์ของโลก

ดูเพิ่มเติมที่: การเดินทางไปยังจมใต้น้ำ 'Lost Continent' Zealandia เป็น“ ความสำเร็จ”

กว่าครึ่งศตวรรษที่การขุดเจาะมหาสมุทรเชิงวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์ทฤษฎีของแผ่นเปลือกโลกแผ่นเปลือกโลกสร้างสนาม paleoceanography และนิยามใหม่ว่าเราดูชีวิตบนโลกโดยเผยให้เห็นความหลากหลายและปริมาณของสิ่งมีชีวิตใน biosphere ใต้ทะเลลึก และยังมีอีกมากมายที่ต้องเรียนรู้

นวัตกรรมเทคโนโลยี

นวัตกรรมสำคัญสองประการที่ทำให้การวิจัยเรือสามารถนำตัวอย่างแกนกลางจากตำแหน่งที่แม่นยำในมหาสมุทรลึก เรือลำแรกที่รู้จักกันในชื่อการวางตำแหน่งแบบไดนามิกช่วยให้เรือขนาด 471 ฟุตยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิมในขณะที่เจาะและฟื้นฟูแกนซึ่งอยู่ด้านบนถัดไปมักอยู่ในน้ำมากกว่า 12,000 ฟุต

การยึดที่ยึดเป็นไปไม่ได้ในระดับความลึกเหล่านี้ แต่ช่างเทคนิควางเครื่องมือตอร์ปิโดที่เรียกว่าทรานสปอนเดอร์ทางด้านข้าง อุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวแปลงสัญญาณซึ่งติดตั้งบนตัวถังของเรือจะส่งสัญญาณเสียงไปยังตัวส่งสัญญาณซึ่งตอบกลับ คอมพิวเตอร์บนเครื่องคำนวณระยะทางและมุมของการสื่อสารนี้ Thrusters บนตัวถังเคลื่อนที่ของเรือเพื่อให้อยู่ในตำแหน่งเดียวกันโดยการตอบโต้กองกำลังของกระแสลมและคลื่น

ความท้าทายอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อต้องเปลี่ยนบิตการเจาะกลางการทำงาน เปลือกโลกในมหาสมุทรประกอบด้วยหินอัคนีที่มีความยาวน้อยลงก่อนที่จะถึงระดับความลึกที่ต้องการ

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นลูกเรือสว่านจะนำท่อเจาะทั้งหมดขึ้นสู่พื้นผิวติดตั้งสว่านใหม่และกลับไปที่รูเดียวกัน สิ่งนี้ต้องนำท่อไปยังกรวยรูปกรวยที่มีความกว้างน้อยกว่า 15 ฟุตวางอยู่ที่ก้นมหาสมุทรที่ปากรูเจาะ กระบวนการซึ่งสำเร็จเป็นครั้งแรกในปี 2513 นั้นก็เหมือนกับการลดความยาวของสปาเก็ตตี้ลงในช่องทางกว้างสี่นิ้วที่ปลายสุดของสระว่ายน้ำโอลิมปิก

การยืนยันแผ่นเปลือกโลก

เมื่อการขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์เริ่มขึ้นในปี 2511 ทฤษฎีการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเป็นหัวข้อถกเถียงอย่างแข็งขัน แนวคิดหลักอย่างหนึ่งคือเปลือกโลกใหม่ถูกสร้างขึ้นที่สันเขาในทะเลซึ่งแผ่นมหาสมุทรเคลื่อนตัวออกห่างจากกันและกันและแมกมาจากภายในของโลกที่มีรอยต่อระหว่างกัน ตามทฤษฎีนี้เปลือกโลกควรเป็นวัสดุใหม่ที่ยอดสันเขาของมหาสมุทรและอายุของมันควรเพิ่มขึ้นตามระยะห่างจากยอด

วิธีเดียวที่จะพิสูจน์ได้คือการวิเคราะห์ตะกอนและแกนหิน ในช่วงฤดูหนาวปี 2511-2512 ผู้ท้าชิงกอมมาร์เจาะสถานที่เจ็ดแห่งในมหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ไปทางตะวันออกและตะวันตกของสันกลางมหาสมุทรแอตแลนติก ทั้งหินอัคนีของพื้นมหาสมุทรและตะกอนทับถมที่มีอายุมากโดยสอดคล้องกับการทำนายยืนยันว่าเปลือกโลกกำลังก่อตัวที่สันเขาและแผ่นเปลือกโลกแผ่นเปลือกโลกถูกต้อง

สร้างประวัติศาสตร์โลกใหม่

บันทึกมหาสมุทรของประวัติศาสตร์โลกนั้นมีความต่อเนื่องมากกว่าการก่อตัวทางธรณีวิทยาบนพื้นดินซึ่งการกัดเซาะและการสะสมตำแหน่งใหม่ด้วยลมน้ำและน้ำแข็งสามารถทำลายสถิติดังกล่าวได้ ในสถานที่ส่วนใหญ่ในมหาสมุทรตะกอนจะถูกวางลงโดยอนุภาคโดยอนุภาค, microfossil โดย microfossil และยังคงอยู่ในสถานที่ในที่สุดก็จำนนต่อแรงกดดันและกลายเป็นหิน

Microfossils (แพลงก์ตอน) เก็บรักษาไว้ในตะกอนมีความสวยงามและให้ข้อมูลแม้ว่าบางส่วนจะมีขนาดเล็กกว่าความกว้างของเส้นผมมนุษย์ เช่นเดียวกับฟอสซิลพืชและสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่านักวิทยาศาสตร์สามารถใช้โครงสร้างที่ละเอียดอ่อนของแคลเซียมและซิลิกอนเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมในอดีต

ต้องขอบคุณการขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์เรารู้ว่าหลังจากการจู่โจมดาวเคราะห์น้อยฆ่าไดโนเสาร์ที่ไม่ใช่นกทั้งหมด 66 ล้านปีที่ผ่านมาชีวิตใหม่ได้เข้ายึดปล่องภูเขาไฟภายในไม่กี่ปีและภายใน 30,000 ปีระบบนิเวศเต็มรูปแบบกำลังเจริญรุ่งเรือง สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรลึกบางส่วนอาศัยอยู่โดยผ่านผลกระทบของอุกกาบาต

การขุดเจาะในมหาสมุทรยังแสดงให้เห็นว่าสิบล้านปีต่อมาการปลดปล่อยคาร์บอนจำนวนมหาศาล - อาจเกิดจากกิจกรรมภูเขาไฟที่กว้างขวางและมีเธนที่ถูกปล่อยออกมาจากการละลายของมีเทนไฮเดรต - ทำให้เกิดเหตุการณ์ร้อนจัดอย่างฉับพลัน ในตอนนี้แม้แต่อาร์กติกก็มีอุณหภูมิสูงถึง 73 องศาฟาเรนไฮต์

ความเป็นกรดที่เกิดขึ้นของมหาสมุทรจากการปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรทำให้เกิดการสลายอย่างมากและการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศของมหาสมุทรลึก

ตอนนี้เป็นตัวอย่างที่น่าประทับใจของผลกระทบของภาวะโลกร้อนอย่างรวดเร็ว ปริมาณคาร์บอนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในระหว่างการผลิต PETM คาดว่าจะเท่ากับปริมาณที่มนุษย์จะปล่อยออกมาถ้าเราเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลของโลกทั้งหมด แต่ความแตกต่างที่สำคัญคือคาร์บอนที่ปล่อยออกมาจากภูเขาไฟและไฮเดรตนั้นในอัตราที่ช้ากว่าที่เราปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิล ดังนั้นเราจึงสามารถคาดหวังการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและระบบนิเวศที่น่าทึ่งยิ่งขึ้นหากเราไม่ปล่อยคาร์บอน

ค้นหาชีวิตในมหาสมุทรตะกอน

การขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์ยังแสดงให้เห็นว่ามีเซลล์จำนวนมากในตะกอนทะเลเช่นเดียวกับในมหาสมุทรหรือในดิน การเดินทางพบชีวิตในตะกอนที่ระดับความลึกกว่า 8000 ฟุต; ในเงินฝากก้นทะเลที่มีอายุ 86 ล้านปี และที่อุณหภูมิสูงกว่า 140 องศาฟาเรนไฮต์

วันนี้นักวิทยาศาสตร์จาก 23 ประเทศกำลังเสนอและดำเนินการวิจัยผ่านโครงการ Ocean Ocean Discovery ซึ่งใช้การขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์เพื่อกู้คืนข้อมูลจากตะกอนทะเลและหินและเพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมใต้พื้นมหาสมุทร การเจาะกำลังสร้างข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเช่นความซับซ้อนของการก่อตัวของเปลือกโลกมหาสมุทรและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรลึก

การวิจัยนี้มีราคาแพงและมีความเข้มข้นทางเทคโนโลยีและสติปัญญา แต่โดยการสำรวจใต้ท้องทะเลลึกเท่านั้นที่เราสามารถกู้คืนสมบัติที่เก็บไว้และเข้าใจความงามและความซับซ้อนของมันได้ดียิ่งขึ้น

บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation โดย Suzanne O’Connell อ่านบทความต้นฉบับที่นี่