Wissenschaftler haben in den Ozean Boden für 50 Jahre Bohren und hier ist, was sie bisher gefunden haben

Wissenschaftler haben in den Ozean Boden für 50 Jahre Bohren und hier ist, was sie bisher gefunden haben

Das wissenschaftliche Bohrschiff JOIDES Resolution kommt nach erfolgreichen Probefahrten und Tests von wissenschaftlichen Geräten und Bohrgeräten in Honolulu an. IODP, CC BY-ND

Es ist atemberaubend, aber wahr Wir wissen mehr über die Oberfläche des Mondes als über den Meeresboden der Erde. Vieles, was wir wissen, stammt aus wissenschaftlichen Ozeanbohrungen - der systematischen Entnahme von Kernproben aus dem Tiefseeboden. Dieser revolutionäre Prozess begann vor 50 Jahren, als das Bohrschiff Glomar Challenger am August 11, 1968 auf der ersten Expedition der Bundesfinanzierten, in den Golf von Mexiko segelte Tiefsee-Bohrprojekt.

Ich nahm an meiner ersten wissenschaftlichen Ozeanbohr-Expedition in 1980 teil und nahm seitdem an sechs weiteren Expeditionen zu Orten wie dem hohen Nordatlantik und dem Weddellmeer der Antarktis teil. In meinem Labor arbeiten meine Schüler und ich mit Kernproben dieser Expeditionen. Jeder dieser Kerne, die Zylinder sind 31 Fuß lang und 3 Zoll breit, ist wie ein Buch, dessen Informationen darauf warten, in Worte übersetzt zu werden. Das Halten eines neu geöffneten Kerns, der mit Steinen und Sedimenten aus dem Meeresboden der Erde gefüllt ist, ist wie das Öffnen einer seltenen Schatztruhe, die den Lauf der Zeit in der Erdgeschichte aufzeichnet.

Über ein halbes Jahrhundert haben wissenschaftliche Ozeanbohrungen die Theorie der Plattentektonik bewiesen, das Feld der Paläozeanographie geschaffen und neu definiert, wie wir das Leben auf der Erde betrachten, indem sie eine enorme Vielfalt und ein enormes Volumen des Lebens in der tiefen Meeresbiosphäre offenbaren. Und es bleibt noch viel zu lernen.

Wissenschaftler haben das Wissen des Menschen erweitert, indem sie Kernproben aus den weltweiten Ozeanbecken bohrten, aber ihre Arbeit ist noch lange nicht erledigt.

Technologische Innovationen

Zwei wichtige Neuerungen ermöglichten es Forschungsschiffen, Kernproben von präzisen Orten in den tiefen Ozeanen zu entnehmen. Die erste Methode, die als dynamische Positionierung bezeichnet wird, ermöglicht es einem 471-Fußschiff, beim Bohren und Wiedergewinnen von übereinander liegenden Kernen, häufig in über 12,000-Fuß großen Gewässern, an Ort und Stelle zu bleiben.


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In diesen Tiefen ist eine Verankerung nicht möglich. Stattdessen lassen Techniker ein torpedoförmiges Instrument namens Transponder über die Seite fallen. Ein am Schiffsrumpf angebrachter Wandler sendet ein akustisches Signal an den Transponder, der antwortet. Bordcomputer berechnen die Entfernung und den Winkel dieser Kommunikation. Triebwerke am Schiffsrumpf manövrieren das Schiff, um genau an der gleichen Stelle zu bleiben, und wirken den Kräften von Strömungen, Wind und Wellen entgegen.

Eine weitere Herausforderung ergibt sich, wenn Bohrer im laufenden Betrieb ausgetauscht werden müssen. Die Kruste des Ozeans besteht aus magmatischem Gestein, das sich lange vor Erreichen der gewünschten Tiefe abnutzt.

In diesem Fall bringt die Bohrmannschaft das gesamte Bohrrohr an die Oberfläche, setzt einen neuen Bohrer ein und kehrt zum selben Loch zurück. Dazu muss das Rohr in einen trichterförmigen Wiedereintrittskegel geführt werden, der weniger als 30 cm breit ist und sich am Meeresboden an der Mündung des Bohrlochs befindet. Der Prozess, der war zuerst in 1970 durchgeführtEs ist, als würde man einen langen Strang Spaghetti in einen 4 cm breiten Trichter am tiefen Ende eines olympischen Schwimmbeckens senken.

Bestätigung der Plattentektonik

Als wissenschaftliche Ozeanbohrungen in 1968 begannen, wurde die Theorie von Plattentektonik war ein Thema der aktiven Debatte. Eine Schlüsselidee war, dass neue Ozeankrusten an den Kämmen des Meeresbodens erzeugt wurden, wo sich ozeanische Platten voneinander entfernten und Magma aus dem Erdinneren zwischen ihnen aufstieg. Nach dieser Theorie sollte die Kruste auf dem Kamm der Ozeankämme neues Material sein, und ihr Alter sollte mit dem Abstand von dem Kamm zunehmen.

Der einzige Beweis dafür war die Analyse von Sediment- und Gesteinskernen. Im Winter von 1968-1969 bohrte der Glomar Challenger sieben Stellen im Südatlantik östlich und westlich von Mittelatlantischer Rücken. Sowohl die magmatischen Gesteine ​​des Meeresbodens als auch die darüber liegenden Sedimente, die in perfekter Übereinstimmung mit den Vorhersagen gealtert waren, bestätigten, dass sich an den Kämmen eine Ozeankruste bildete, und dass die Plattentektonik korrekt war.

Rekonstruktion der Erdgeschichte

Die Meeresaufzeichnung der Erdgeschichte ist kontinuierlicher als die geologischen Formationen an Land, bei denen Erosion und Wiederablagerung durch Wind, Wasser und Eis die Aufzeichnung stören können. An den meisten Standorten im Meer werden Sedimente Partikel für Partikel und Mikrofossilien für Mikrofossilien abgelagert und verbleiben dort, wo sie schließlich Druck ausgesetzt sind und sich in Gestein verwandeln.

Im Sediment konservierte Mikrofossilien (Plankton) sind schön und informativ, auch wenn einige kleiner als die Breite eines menschlichen Haares sind. Wie bei größeren Pflanzen- und Tierfossilien können Wissenschaftler diese empfindlichen Strukturen aus Kalzium und Silizium verwenden, um frühere Umgebungen zu rekonstruieren.

Dank wissenschaftlicher Ozeanbohrungen wissen wir das nach einem Asteroidenschlag tötete alle Nicht-Vogel-Dinosaurier vor 66 Millionen JahrenInnerhalb von Jahren und innerhalb von 30,000 Jahren kolonisierte neues Leben den Kraterrand ein volles Ökosystem florierte. Ein paar Tiefseeorganismen hat den Meteoriteneinschlag miterlebt.

Ozeanbohrungen haben auch gezeigt, dass zehn Millionen Jahre später eine massive Abgabe von Kohlenstoff - wahrscheinlich ab umfangreiche vulkanische Aktivität und Methan freigesetzt aus schmelzende Methanhydrate - verursachte ein plötzliches, intensives Erwärmungsereignis oder eine Hyperthermie, die als Paläozän-Eozän Thermisches Maximum. Während dieser Episode erreichte sogar die Arktis über 73 Grad Fahrenheit.

Die daraus resultierende Versauerung des Ozeans durch die Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre und den Ozean verursachte eine massive Auflösung und Veränderung des Ökosystems der Tiefsee.

Diese Episode ist ein beeindruckendes Beispiel für die Auswirkungen der raschen Klimaerwärmung. Die Gesamtmenge an Kohlenstoff, die während des PETM freigesetzt wird, entspricht ungefähr der Menge, die Menschen freisetzen, wenn wir alle fossilen Brennstoffreserven der Erde verbrennen. Ein wichtiger Unterschied ist jedoch, dass der von den Vulkanen und Hydraten freigesetzte Kohlenstoff war viel langsamer als wir derzeit fossile Brennstoffe freisetzen. Daher können wir noch dramatischere Klima- und Ökosystemveränderungen erwarten, wenn wir nicht aufhören, Kohlenstoff zu emittieren.

Leben finden in Ozeansedimenten

Wissenschaftliche Ozeanbohrungen haben auch gezeigt, dass es ungefähr gibt so viele Zellen im marinen Sediment wie im Ozean oder im Boden. Expeditionen haben in Sedimenten in der Tiefe Leben gefunden über 8000 Füße; in Meeresbodenablagerungen, die sind 86 Millionen Jahre alt; und bei Temperaturen über 140 Grad Fahrenheit.

Heute schlagen Wissenschaftler aus 23-Ländern Forschungsarbeiten vor und führen diese durch Internationales Ozean-Entdeckungsprogramm, die wissenschaftliche Ozeanbohrungen verwendet, um Daten aus Meeresbodensedimenten und Gesteinen zu gewinnen und Umgebungen unter dem Meeresboden zu überwachen. Coring liefert neue Informationen über Plattentektonik, wie die Komplexität der Ozeankrustenbildung und die Vielfalt des Lebens in den tiefen Ozeanen.

Diese Forschung ist teuer und technisch und intellektuell intensiv. Aber nur wenn wir die Tiefsee erkunden, können wir die Schätze, die sie birgt, wiederfinden und ihre Schönheit und Komplexität besser verstehen.Das Gespräch

Über den Autor

Suzanne O'Connell, Professorin für Geo- und Umweltwissenschaften, Wesleyan University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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