Dziļūdens izpētes vēsture un tehnoloģijas

Terminam "dziļjūra" nav vienāda nozīme visiem. Zvejniekiem dziļjūra ir jebkura okeāna daļa, kas atrodas aiz salīdzinoši sekla kontinentālā šelfa. Zinātniekiem dziļūde ir zemākā okeāna daļa, zem termoklīna (slānis, kurā vairs nedarbojas sildīšana un dzesēšana no saules stariem) un virs jūras dibena. Šī ir okeāna daļa, kas atrodas dziļāk par 1000 sirdīm vai 1800 metriem.

Ir grūti izpētīt dziļumus, jo tie ir mūžīgi tumši, ārkārtīgi auksti (starp 0 grādiem C un 3 grādiem C) zem 3000 metru) un zem augsta spiediena (15750 psi vai vairāk nekā 1000 reizes lielāks nekā parastais atmosfēras spiediens jūrā līmenis). Kopš Plīnijas laika līdz 19. gadsimta beigām cilvēki uzskatīja, ka dziļjūra ir nedzīvs atkritumzeme. Mūsdienu zinātnieki dziļjūru atzīst par lielāko biotopu uz planētas. Lai izpētītu šo auksto, tumšo, paaugstināta spiediena vidi, ir izstrādāti īpaši rīki.

Dziļjūras izpēte ir daudznozaru darbs, kas ietver okeanogrāfiju, bioloģiju, ģeogrāfiju, arheoloģiju un inženierzinātnes.

Dziļjūras izpētes vēsture sākas salīdzinoši nesen, galvenokārt tāpēc, ka dziļuma izpētei ir vajadzīgas progresīvas tehnoloģijas. Daži atskaites punkti ir šādi:

1521: Ferdinands Magelāns mēģina izmērīt Klusā okeāna dziļumu. Viņš izmanto 2400 pēdu svērto līniju, bet nepieskaras apakšai.

1818: Sers Džons Ross noķer tārpus un medūzas aptuveni 2000 metru (6550 pēdu) dziļumā, piedāvājot pirmos pierādījumus par dziļūdens dzīvi.

1842: Neskatoties uz Rosas atklājumu, Edvards Forbes piedāvā Abesusa teoriju, kurā teikts, ka bioloģiskā daudzveidība samazinās līdz ar nāvi un ka dzīvība nevar pastāvēt dziļāk par 550 metriem (1800 pēdām).

1850: Maikls Sārs atspēko Abesusa teoriju, atklājot bagātu ekosistēmu 800 metru (2600 pēdu) attālumā.

1872-1876: HMS IzaicinātājsČārlza Vailija Thomsona vadībā vada pirmo dziļūdens izpētes ekspedīciju. Izaicinātājskomanda atklāj daudzas jaunas sugas, kas ir unikāli pielāgotas dzīvei netālu no jūras dibena.

1930: Viljams Bībe un Otis Bārtons kļūst par pirmajiem cilvēkiem, kas apmeklējuši dziļjūru. Tērauda pirtī viņi novēro garneles un medūzas.

1934: Otis Bārtons uzstāda jaunu cilvēku niršanas rekordu, sasniedzot 1370 metrus (.85 jūdzes).

1956: Žaks-Īvs Kustess un viņa komanda uz klāja Calypso izlaidīsim pirmo pilnkrāsu, pilnmetrāžas dokumentālo filmu, Le Monde du klusums (Klusā pasaule), parādot cilvēkiem visur dziļūdens skaistumu un dzīvi.

1960: Žaks Pikards un Dons Volšs ar dziļjūras kuģi Trieste, nolaisties līdz Challenger dziļajai robežai Mariana Tranšeja (10 740 metri / 6,67 jūdzes). Viņi novēro zivis un citus organismus. Tika uzskatīts, ka zivis nedzīvo tik dziļos ūdeņos.

1977: Ekosistēmas apkārt hidrotermiskās ventilācijas atveres tiek atklāti. Šīs ekosistēmas izmanto ķīmisko enerģiju, nevis saules enerģiju.

1995: Geosat satelīta radara dati tiek deklasificēti, ļaujot globāli kartēt jūras dibena pamatus.

2012: Džeimss Kamerons ar kuģi Deepsea Challenger, pabeidz pirmo solo niršanu Challenger Deep apakšā.

Mūsdienu studijas paplašina mūsu zināšanas par dziļjūras ģeogrāfiju un bioloģisko daudzveidību. Nautilus izpētes transportlīdzeklis un NOAA Okeanus Explorer turpināt atklāt jaunas sugas, izprast cilvēka ietekmi uz pelaģiskā vidi un izpētiet vrakus un artefaktus dziļi zem jūras virsmas. Integrētā okeāna urbšanas programma (IODP) Čikju analizē nogulumus no Zemes garozas un var kļūt par pirmo kuģi, kurš iedziļinās Zemes mantijā.

Tāpat kā kosmosa izpēte, arī dziļūdens izpētei nepieciešami jauni instrumenti un tehnoloģijas. Kamēr telpa ir auksts vakuums, okeāna dziļums ir auksts, bet ar lielu spiedienu. Sālsūdens ir kodīgs un vadošs. Ir ļoti tumšs.

Dibenu atrašana

8. gadsimtā vikingi nometa svina svaru, kas piestiprināts pie virvēm, lai izmērītu ūdens dziļumu. Sākot ar 19. gadsimtu, pētnieki izmantoja stiepli, nevis virvi, lai veiktu skanīgus mērījumus. Mūsdienu laikmetā akustiskā dziļuma mērīšana ir norma. Būtībā šīs ierīces rada skaļu skaņu un klausās atbalsi, lai noteiktu attālumu.

Cilvēka izpēte

Kad cilvēki zināja, kur atrodas jūras dibens, viņi vēlējās to apmeklēt un izpētīt. Zinātne ir progresējusi tālu aiz niršanas zvaniņa - mucas, kurā ir gaiss, kuru varēja nolaist ūdenī. Pirmais zemūdene uzcēla Kornēlijs Drebelis 1623. gadā. Pirmo zemūdens elpošanas aparātu 1865. gadā patentēja Benoit Rouquarol un Auguste Denayrouse. Žaks Kusto un Emīls Gagnans izstrādāja Aqualung, kas bija pirmā īstā "Scuba" (pašpietiekama zemūdens elpošanas aparāta) sistēma. 1964. gadā Alvins tika pārbaudīts. Alvinu uzcēla General Mills, un to vadīja ASV Jūras spēku un Woods Hole okeanogrāfijas institūcija. Alvins ļāva trim cilvēkiem atrasties zem ūdens tik ilgi, kamēr deviņas stundas un dziļi 14800 pēdas. Mūsdienu zemūdenes var ceļot pat 20000 pēdu dziļumā.

Robotu izpēte

Kamēr cilvēki ir apmeklējuši Marianas tranšejas dibenu, braucieni bija dārgi un ļāva tos veikt tikai ierobežotā skaitā. Mūsdienu izpēte balstās uz robotu sistēmām.

Tālvadības transportlīdzekļi (ROV) ir piesietie transportlīdzekļi, kurus uz kuģa kontrolē pētnieki. ROV parasti pārvadā kameras, manipulatora ieročus, hidrolokatoru aprīkojumu un paraugu konteinerus.

Autonomi zemūdens transportlīdzekļi (AUV) darbojas bez cilvēka vadības. Šie transportlīdzekļi ģenerē kartes, mēra temperatūru un ķīmiskās vielas un fotografē. Daži transportlīdzekļi, piemēram, Nereus, darbojas kā ROV vai AUV.

Instrumentācija

Cilvēki un roboti apmeklē vietas, bet nepaliek pietiekami ilgi, lai laika gaitā savāktu mērījumus. Zemūdens instrumenti kontrolē vaļu dziesmas, planktona blīvumu, temperatūru, skābumu, skābekļa daudzumu un dažādas ķīmiskās koncentrācijas. Šos sensorus var piestiprināt profilējošām bojām, kuras brīvi dreifē apmēram 1000 metru dziļumā. Noenkurotās observatorijas novieto instrumentus uz jūras grīdas. Piemēram, Monterejas paātrinātā pētījumu sistēma (MARS) balstās uz Klusā okeāna grīdu 980 metru augstumā, lai uzraudzītu seismiskos traucējumus.