Przygoda w otchłani dopiero się zaczyna. W głębinach
Mamy lepsze mapy powierzchni Marsa (rozdzielczość 4 m na piksel) niż naszych oceanów (rozdzielczość jest niższa niż 1 km na piksel w większości miejsc). Mniej niż 20 proc. ich powierzchni zostało zmapowane w rozdzielczości schodzącej poniżej 100 metrów. Istnieją ogromne obszary oceanu, które sondowano technikami batymetrii pod kątem głębokości co najmniej raz na 100 km kwadratowych powierzchni. Jednocześnie to, co wiemy z tych fragmentów dna oceanicznego, które zbadaliśmy, to fakt, że topografia jest tak samo fascynująca i złożona jak na lądzie, wypełniona łańcuchami górskimi, dolinami, kanionami, wulkanami, rowami i rozległymi równinami otchłani (1).
Ricardo Aguilar, kierownik wielu ekspedycji oceanograficznych, podkreśla, że badacze tacy jak on nie mogą polegać na informacjach batymetrycznych. "Mamy dobre informacje na temat mniej niż 5 proc. światowych oceanów i bardzo skąpe na temat kolejnych 10 proc"., mówił w mediach.
Ograniczenia na eksplorację oceanicznych głębi nakłada fizyka. Na dużych głębokościach mamy do czynienia z zerową widocznością, ekstremalnie niskimi temperaturami i miażdżącym ciśnieniem. "Pod pewnymi względami dużo łatwiej jest wysłać ludzi w kosmos niż na dno oceanu", mówi Gene Carl Feldman, oceanograf z Goddard Space Flight Center NASA w wywiadzie dla agencji Oceana." Podczas nurkowania na dno Rowu Mariańskiego, który ma prawie 7 mil głębokości, mamy do czynienia z ciśnieniem ponad 1000 razy większym niż na powierzchni. To odpowiednik ciężaru 50 jumbo jetów naciskających na twoje ciało".
Zatem eksploracja z udziałem ludzi jest trudna. W ostatnich latach rozwija się technika bezzałogowa (2), zarówno nawodna jak i podwodna. Mogą to być pojazdy kierowane przez człowieka (HOV), zdalnie sterowane (ROV) oraz autonomiczne, a także hybrydowe. Takie właśnie autonomiczne aparaty dokonały w 2020 roku odkrycia ogromnych rzek zimnej, słonej wody, które wypływają z australijskiego wybrzeża w głębiny oceanu w chłodniejszych miesiącach z powodu opadania silnie zasolonej wody.
W 2019 roku Victor Vescovo, w ramach własnego projektu zdobycia pięciu najgłębszych miejsc pod wodą ("Five Deeps"), zszedł na głębokość 10927 metrów do dna Głębi Challengera, południowego krańca Rowu Mariańskiego na Oceanie Spokojnym. Jak poinformował jego zespół, Vescovo ustanowił rekord najgłębszego samodzielnego zanurzenia w historii. Poprzedni rekord należał do reżysera "Titanica", Jamesa Camerona. Badacz odkrył cztery nowe gatunki stworzeń. Widział też tam niestety plastikową torbę, puszkę po napoju i opakowania po cukierkach (3).
Innego rodzaju zanieczyszczenia znalazł głębi Challenger oceanograf amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanów i Atmosfery, Robert Dziak i zespół badawczy, który w 2015 roku spuścił specjalistyczny sprzęt akustyczny na dno Rowu Mariańskiego.
przez ekspedycję Victora Vescovo
Jak powiedział Dziak w komunikacie prasowym, "można by pomyśleć, że najgłębsza część oceanu będzie jednym z najcichszych miejsc na Ziemi". Ku zaskoczeniu zespołu, obszar ten okazał się być miejscem pełnym hałasu. W ciągu dwudziestu czterech dni ich sprzęt zarejestrował kakofonię dźwięków, w tym dudnienie trzęsień ziemi, gaworzenie wielorybów i odgłosy tajfunu szalejącego nad powierzchnią morza. Podwodny mikrofon uchwycił także wiele głosów nienaturalnych, w tym ryk śmigieł łodzi, a także wojskowy sonar i sejsmiczne działa powietrzne. Te ostatnie są kontrowersyjną metodą poszukiwania złóż ropy i gazu ukrytych pod dnem oceanu.
Dno oceanów badane jest nie tylko pod powierzchnią wody, z jej powierzchni i z wybrzeża, ale także w dużej wysokości, co, jak się okazuje, przynosi doskonałe wyniki. np. w 2014 roku misja agencji ESA o nazwie CryoSat, której głównym zadaniem jest wykonywanie precyzyjnych pomiarów wysokości globalnej pokrywy lodowej za pomocą radaru, posłużyła zarazem do odkrycia tysięcy wcześniej nieznanych morskich grzbietów, rowów oraz innych struktur oceanicznych. Nowa mapa, opisana w piśmie "Science", w połączeniu z dotychczasowymi danymi, ukazała szczegóły tysięcy podwodnych gór wznoszących się na kilometr lub więcej ponad dno oceanu.
Istnieje ambitny projekt mapowania całego dna oceanu światowego do 2030 roku o nazwie Seabed 2030. Został uruchomiony w 2017 roku przez japońską fundację Nippon Foundation i organizację non-profit GEBCO. Naukowcy ogłosili w ubiegłym roku, że skompletowali nowe dane batymetryczne 14,5 miliona kilometrów kwadratowych dna.
Budowanie podwodnej sieci badawczej
Z roku na rok rośnie liczba projektów badawczych, których celem jest eksploracja dna oceanów. Coraz częściej tworzy się stałe podwodne laboratoria badawcze, które zbierają wiele frapujących danych. Tylko na stacji Aquarius, zlokalizowanej u wybrzeży Florydy, naukowcy odkrywają siedem nowych gatunków na godzinę. Aquarius znajduje się w pobliżu wyspy Key Largo na Florydzie. Przytwierdzona jest do dna oceanicznego na głębokości 20 m i odległości 6,5 km od brzegu stanowi bazę wypadową dla zamieszkujących ją oceanografów, biologów i inżynierów, którzy badają parametry wód, temperaturę, zasolenie, prądy morskie czy poziom tlenu.
Aquarius jest jedyną stacją na świecie, gdzie naukowcy przebywają bez przerwy (oczywiście nie ci sami). Są też inne stacje, i to znacznie bardziej zaawansowane, choć dłuższe przebywanie w nich często nie jest możliwe. Wspomnijmy choćby o kanadyjskim projekcie NEPTUN, North-East Pacific Time-series Undersea Experiments, który tworzy sieć jedenastu bezzałogowych obserwatoriów głębinowych (4). Za ponad 300 mln dolarów wybudowano szereg baz u zachodnich wybrzeży Kanady.
Grube przewody elektryczne i światłowodowe łączą głębię oceanu z wyspą Vancouver. Sieć ma w sumie 800 km długości i składa się na nią ponad 2 tys. kilometrów przewodów. Jest to największe tego typu laboratorium na świecie. Posiada m.in. kamery wysokiej rozdzielczości, sejsmografy, hydrofony, sondy, prądomierze i roboty podwodne.
Najgłębiej położona baza znajduje się prawie 3000 m pod wodą. Dane z głębin przekazywane są do bazy Port Alberni na wyspie Vancouver, a następnie do Uniwersytetu Victorii, gdzie przez internet mogą z nich korzystać naukowcy z całego świata. Działające 24 godziny na dobę kamery, przesyłają dane wprost do internetu. Oczywiście sam obraz to nie wszystko. Zainstalowane na dnie czujniki (w sumie ok. sześć set) zbierają informacje m.in. o zasoleniu i temperaturze wody, nasyceniu jej planktonem i dwutlenkiem węgla, a nawet o drganiach wody powodowanych ruchami tektonicznymi dna czy podwodnymi wybuchami wulkanów.
Kolejny podwodny projekt badawczy, tym razem znów amerykański, o nazwie MARS (Monterey Accelerated Research System) realizowany jest w zatoce Monterey, 100 km na południe od San Francisco. Wybudowano tam stację węzłową, usytuowaną na głębokości 900 m. Z lądem połączona jest za pomocą długiego na 52 km światłowodu. Jedną z głównych części MARS-a jest niewielki robot-łazik, który poruszając się po oceanicznym dnie, mierzy aktywność życiową mieszkańców głębin. Na głębokości 160 m unosi się platforma połączona z obserwatorium na dnie pionową liną. Po linie niczym winda porusza się specjalna kapsuła z czujnikami mierzącymi właściwości wody m.in. temperaturę, zawartość tlenu, przezroczystość, ilość planktonu etc.
Podobne rozwiązanie zastosowali francuscy i brytyjscy naukowcy, którzy rozpoczęli testy automatycznego, podwodnego laboratorium u wybrzeży Bretanii. Projekt o nazwie MeDON (Marine e-Data Observatory Network), na rzecz którego składa się podwodne laboratorium umieszczone w rezerwacie biosfery Iroise, zakłada badanie wpływu człowieka na morskie ekosystemy. Baza znajduje się 2 km od brzegu, na głębokości 20 metrów. Uzyskane informacje, przekazywane są kablem do stacji lądowej.
W niedalekiej przyszłości tego typu laboratoria mają powstać na dnie całego Morza Śródziemnego.
Podwodne czarne dziury
Największa głębokość osiągana przez wciąż jeszcze nieliczne roboty podwodne to 6-7 tysięcy metrów, co teoretycznie pozwala na badanie niemal 99 proc. podmorskich głębin. Najgłębiej żyjącym stworzeniem, jakie kiedykolwiek dostrzeżono, była ryba żyjąca w Rowie Mariańskim, która majestatycznie przepłynęła obok batyskafu "Triest", wprawiając w zdumienie jego pasażerów.
Załogowe jak i bezzałogowe aparaty dokonują niezwykłych odkryć, takich jak np. odkrycie w 1977 roku kominów hydrotermalnych (5) otoczonych wianuszkiem kolorowych, żyjących stworzeń. Pierwszy natrafił na nie "Alvin", należący do The Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) załogowy pojazd podwodny. Poszukując wylotów hydrotermalnych na Krawędzi Galapagos na głębokości przeszło 2000 m, naukowcy ujrzeli mięsiste rurki (nazwane później robakami ryftowymi), otoczone przez wielkie małże i pływające między nimi białe kraby i homary. Odnalezienie tego pierwszego ekosystemu opartego na odmiennym od znanego nam sposobie odżywiania uruchomiło lawinę podobnych odkryć. Dziś liczba rozpoznanych gatunków w takich ekosystemach stworzeń wynosi kilka tysięcy.
Otwory hydrotermalne są związane z częściami dna oceanicznego, które wykazują wysoki poziom aktywności tektonicznej, jak np. grzbiety śródoceaniczne. W tych regionach, gorące komory magmowe pod dnem morskim podgrzewają wodę, która przeniknęła do dna oceanu. Woda, która wsiąka w szczeliny skorupy najpierw traci minerały (tlen, potas, magnez), ale później jest ładowana nowymi związkami chemicznymi (miedź, cynk, żelazo, siarkowodór), gdy osiągnie najwyższą temperaturę (350-400°C). Czarny "dym" z kominów jest tworzony przez czarne minerały metalowo-siarczkowe, gdy gorący płyn wznosi się i jest uwalniany do zimnej, bogatej w tlen wody morskiej. Istnieją również chłodniejsze otwory, nazywane białymi kominami.
Inne zidentyfikowane niezwykłe zjawiska na dnie oceanów to także wulkany błotne. Nazywa się tak formacje powstałe w wyniku geowydmuchiwania płynów i gazów, w największym stopniu metanu. Są też góry morskie, wznoszące się niekiedy ponad tysiąc metrów od dna oceanu, nie sięgające jednak powierzchni wody. Zazwyczaj powstają one z wygasłych wulkanów. Szacuje się, że w oceanie znajduje się ponad 30 tys. gór podwodnych, ale tylko kilka z nich zostało zbadanych. Są to miejsca pełne życia. Mogą generować lokalne wiry i strefy upwellingu (wynoszenia wody w górę).
Specyficzną atrakcją dna morskiego są zwłoki dużych zwierząt, które opadają na dno. Są atrakcją w sensie dosłownym dla żyjących głębiej stworzeń, które ucztują na opadłych ciałach wielkich wielorybów lub mątw.
Od niedawna wiemy, że w otchłaniach oceanów występują twory wypisz wymaluj przypominające kosmiczne czarne dziury. Zdaniem naukowców są to ogromne wiry oceaniczne, gdy coś do nich wpadnie, to już się stamtąd nie wydostanie. Niektóre z wirów są ogromne - mogą osiągać średnicę równą nawet 150 km. Ten specyficzny ruch wody może trwać nawet kilka miesięcy lub lat. Co więcej, wiry jako całość również się poruszają.
Naukowcy zauważyli, że w miejscu, które zgodnie z ich wyliczeniami stanowiło granicę wiru, cząsteczki wody zachowują się tak samo jak fotony wpadające do czarnych dziur. Co więcej, podobnie jak w przypadku tych kosmicznych obiektów, w rotującej masie wody działają tak duże siły, że nic nie jest w stanie się wydostać z matni. Analogia dotyczy również samej wody tworzącej wir. Jej skład chemiczny (np. poziom zasolenia) może znacznie różnić się od otaczającego go środowiska. Badacze zaobserwowali siedem wirów tego typu, które przez prawie rok nie wypuściły poza "horyzont zdarzeń" ani kropli wody, z której powstały, przy jednoczesnym ciągłym przemieszczaniu się.
Co jeszcze niezwykłego i fascynującego czeka na nas w głębinach? Naukowcy i inni eksperci są zwykle zgodni, że jesteśmy dopiero na początku naszej przygody z eksploracją oceanicznych otchłani, więc prawie wszystko jeszcze przed nami.
Mirosław Usidus
