Gli scienziati hanno scavato nel fondo dell'oceano per gli anni di 50: ecco cosa hanno trovato finora

Gli scienziati hanno scavato nel fondo dell'oceano per gli anni di 50: ecco cosa hanno trovato finora La nave da perforazione scientifica JOIDES Resolution arriva a Honolulu dopo aver superato le prove in mare e testato le attrezzature scientifiche e di perforazione. IODP, CC BY-ND

È incredibile ma vero sappiamo di più sulla superficie della luna che sul fondo oceanico della Terra. Gran parte di ciò che sappiamo proviene da trivellazioni oceaniche scientifiche: la raccolta sistematica di campioni di base dai fondali profondi. Questo processo rivoluzionario iniziò 50 anni fa, quando la nave di perforazione Glomar Challenger salpò nel Golfo del Messico in agosto 11, 1968 sulla prima spedizione del finanziamento federale Progetto Deep Sea Drilling.

Sono andato alla mia prima spedizione scientifica di perforazione oceanica in 1980, e da allora ho partecipato a sei altre spedizioni in località tra cui il lontano Atlantico del Nord e il Mare di Weddell in Antartide. Nel mio laboratorio, i miei studenti e io lavoriamo con campioni di base di queste spedizioni. Ognuno di questi nuclei, che sono cilindri 31 piedi di lunghezza e 3 pollici di larghezza, è come un libro le cui informazioni sono in attesa di essere tradotte in parole. Tenere un nucleo appena aperto, pieno di rocce e sedimenti dal fondo oceanico della Terra, è come aprire un scrigno del tesoro raro che registra il passare del tempo nella storia della Terra.

Oltre mezzo secolo, la perforazione oceanica scientifica ha dimostrato la teoria della tettonica a placche, ha creato il campo della paleoceanografia e ha ridefinito il modo in cui vediamo la vita sulla Terra rivelando un'enorme varietà e volume di vita nella profonda biosfera marina. E molto altro resta da imparare.

 Gli scienziati hanno ampliato la conoscenza umana perforando campioni di base dai bacini oceanici del mondo, ma il loro lavoro è tutt'altro che concluso.

Innovazioni tecnologiche

Due innovazioni chiave hanno consentito alle navi di ricerca di prelevare campioni di base da posizioni precise negli oceani profondi. Il primo, noto come posizionamento dinamico, consente a una nave 471-piede di rimanere fissa sul posto durante la perforazione e il recupero dei nuclei, uno sopra l'altro, spesso in più di 12,000 d'acqua.

L'ancoraggio non è fattibile a queste profondità. Invece, i tecnici rilasciano uno strumento a forma di siluro chiamato transponder sul lato. Un dispositivo chiamato trasduttore, montato sullo scafo della nave, invia un segnale acustico al transponder, che risponde. I computer di bordo calcolano la distanza e l'angolo di questa comunicazione. I propulsori sullo scafo della nave manovrano la nave per rimanere esattamente nella stessa posizione, contrastando le forze delle correnti, del vento e delle onde.

Gli scienziati hanno scavato nel fondo dell'oceano per gli anni di 50: ecco cosa hanno trovato finora Il cono di rientro viene saldato insieme attorno al tubo di perforazione, quindi abbassato lungo il tubo per guidare il reinserimento prima di cambiare le punte. IODP, CC BY-ND

Un'altra sfida si presenta quando le punte da trapano devono essere sostituite a metà operazione. La crosta oceanica è composta da roccia ignea che indossa pezzi giù molto prima che venga raggiunta la profondità desiderata.

Quando ciò accade, il personale di trivellazione porta l'intera perforazione in superficie, monta una nuova punta e torna allo stesso foro. Ciò richiede di guidare il tubo in un cono di rientro a forma di imbuto, inferiore ai piedini 15, posizionato nel fondo dell'oceano alla bocca del foro di perforazione. Il processo, che era prima realizzato in 1970è come abbassare una lunga fila di spaghetti in un imbuto largo un quarto di pollice all'estremità più profonda di una piscina olimpionica.

Conferma della tettonica delle placche

Quando iniziarono le perforazioni oceaniche scientifiche in 1968, la teoria di tettonica delle placche è stato oggetto di un dibattito attivo. Un'idea chiave era che la nuova crosta oceanica era stata creata sulle creste del fondo marino, dove le placche oceaniche si allontanavano l'una dall'altra e il magma proveniente dall'interno della terra si sollevava tra loro. Secondo questa teoria, la crosta dovrebbe essere materiale nuovo sulla cresta delle creste oceaniche, e la sua età dovrebbe aumentare con la distanza dalla cresta.

L'unico modo per provarlo era analizzando i sedimenti e i nuclei di roccia. Nell'inverno di 1968-1969, il Glomar Challenger ha perforato sette siti nell'Oceano Atlantico meridionale a est ea ovest del Cresta medio atlantica. Sia le rocce ignee del fondo oceanico che i sedimenti sovrastanti sono invecchiati in perfetto accordo con le previsioni, confermando che la crosta oceanica si stava formando sulle creste e la tettonica delle placche era corretta.

Gli scienziati hanno scavato nel fondo dell'oceano per gli anni di 50: ecco cosa hanno trovato finora Parte di una sezione centrale del cratere da impatto Chicxulub. È suevita, un tipo di roccia, formatosi durante l'impatto, che contiene frammenti di roccia e rocce fuse. IODP, CC BY-ND

Ricostruire la storia della terra

Le registrazioni oceaniche della storia della Terra sono più continue delle formazioni geologiche sulla terra, dove l'erosione e la rideposizione del vento, dell'acqua e del ghiaccio possono disturbare il record. Nella maggior parte delle posizioni oceaniche il sedimento viene depositato particella per particella, microfossile mediante microfossile e rimane sul posto, alla fine soccombendo alla pressione e trasformandosi in roccia.

I microfossili (plancton) conservati nei sedimenti sono belli e istruttivi, anche se alcuni sono più piccoli della larghezza di un capello umano. Come i più grandi fossili di piante e animali, gli scienziati possono utilizzare queste delicate strutture di calcio e silicio per ricostruire gli ambienti del passato.

Grazie alla perforazione oceanica scientifica, sappiamo che dopo un attacco di asteroidi ucciso tutti i dinosauri non-aviaria 66 milioni di anni fa, nuova vita ha colonizzato il bordo del cratere negli anni e negli anni 30,000 un ecosistema completo era fiorente. Alcuni organismi oceanici profondi vissuto proprio attraverso l'impatto dei meteoriti.

Le trivellazioni oceaniche hanno anche dimostrato che dieci milioni di anni dopo, una massiccia scarica di carbonio - probabilmente da ampia attività vulcanica e il metano rilasciato da idrato di metano fuso - ha causato un brusco, intenso evento di riscaldamento, o ipertermale, chiamato il Massima termica paleocenica-eocenica. Durante questo episodio, anche l'Artico ha raggiunto su 73 gradi Fahrenheit.

La conseguente acidificazione dell'oceano dal rilascio di carbonio nell'atmosfera e nell'oceano ha causato una massiccia dissoluzione e un cambiamento nell'ecosistema oceanico profondo.

Questo episodio è un esempio impressionante dell'impatto del riscaldamento climatico rapido. Si stima che la quantità totale di carbonio rilasciata durante il PETM sia all'incirca uguale alla quantità che gli esseri umani rilasceranno se bruciassimo tutte le riserve di combustibile fossile della Terra. Tuttavia, una differenza importante è che il carbonio rilasciato dai vulcani e dagli idrati è stato ad un ritmo molto più lento di quanto stiamo attualmente liberando combustibili fossili. Quindi possiamo aspettarci cambiamenti climatici ed ecosistemici ancora più drammatici, a meno che non smettiamo di emettere carbonio.

Gli scienziati hanno scavato nel fondo dell'oceano per gli anni di 50: ecco cosa hanno trovato finora Immagini al microscopio elettronico a scansione potenziate del fitoplancton (a sinistra, una diatomea, a destra, un coccolithophore). Le diverse specie di fitoplancton hanno preferenze climatiche distinte, che li rendono indicatori ideali delle condizioni oceaniche di superficie. Dee Breger, CC BY-NC-ND

Trovare la vita nei sedimenti oceanici

La perforazione oceanica scientifica ha anche dimostrato che ci sono all'incirca come molte cellule nei sedimenti marini come nell'oceano o nel suolo. Le spedizioni hanno trovato la vita nei sedimenti a profondità su piedi 8000; nei depositi del fondale che sono 86 milioni di anni; e a temperature superiori a 140 gradi Fahrenheit.

Oggi gli scienziati delle nazioni 23 stanno proponendo e conducendo ricerche attraverso il Programma internazionale di scoperta dell'oceano, che utilizza la perforazione oceanica scientifica per recuperare i dati dai sedimenti e dalle rocce del fondale marino e per monitorare gli ambienti sotto il fondale oceanico. Il coring sta producendo nuove informazioni sulla tettonica a placche, come la complessità della formazione della crosta oceanica e la diversità della vita negli oceani profondi.

Questa ricerca è costosa, e tecnologicamente e intellettualmente intensa. Ma solo esplorando il mare profondo possiamo recuperare i tesori che contiene e comprendere meglio la sua bellezza e complessità.The Conversation

Circa l'autore

Suzanne O'Connell, Professore di Terra e Scienze Ambientali, Wesleyan University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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