Storia e tecnologia dell'esplorazione in acque profonde

Il termine "mare profondo" non ha lo stesso significato per tutti. Per i pescatori, il mare profondo è una qualsiasi parte dell'oceano oltre la piattaforma continentale relativamente poco profonda. Per gli scienziati, il mare profondo è la parte più bassa dell'oceano, al di sotto della termoclino (lo strato in cui il riscaldamento e il raffreddamento della luce solare cessano di avere un effetto) e sopra il fondo del mare. Questa è la parte dell'oceano più profonda di 1.000 metri o 1.800 metri.

È difficile esplorare le profondità perché sono eternamente buie, estremamente fredde (tra 0 ° C e 3 ° C inferiore a 3.000 metri) e ad alta pressione (15750 psi o oltre 1.000 volte superiore alla pressione atmosferica standard in mare livello). Dal tempo di Plinio fino alla fine del 19 ° secolo, la gente credeva che il mare profondo fosse una terra desolata senza vita. Gli scienziati moderni riconoscono il mare profondo come il più grande habitat del pianeta. Sono stati sviluppati strumenti speciali per esplorare questo ambiente freddo, buio e pressurizzato.

L'esplorazione in acque profonde è un'attività multidisciplinare che include oceanografia, biologia, geografia, archeologia e ingegneria.

La storia dell'esplorazione in acque profonde inizia relativamente di recente, principalmente perché sono necessarie tecnologie avanzate per esplorare le profondità. Alcune pietre miliari includono:

1521: Ferdinand Magellan tenta di misurare la profondità dell'Oceano Pacifico. Usa una linea ponderata di 2.400 piedi, ma non tocca il fondo.

1818: Sir John Ross cattura vermi e meduse a una profondità di circa 2.000 metri (6.550 piedi), offrendo le prime prove della vita in acque profonde.

1842: Nonostante la scoperta di Ross, Edward Forbes propone la teoria dell'Abisso, che afferma che la biodiversità diminuisce con la morte e che la vita non può esistere più in profondità di 550 metri (1.800 piedi).

1850: Michael Sars confuta la teoria dell'Abisso scoprendo un ricco ecosistema a 800 metri (2600 piedi).

1872-1876: L'HMS Sfidante, guidato da Charles Wyville Thomson, conduce la prima spedizione di esplorazione in acque profonde. SfidanteIl team scopre molte nuove specie adattate in modo univoco alla vita vicino al fondo del mare.

1930: William Beebe e Otis Barton diventano i primi umani a visitare il mare profondo. Nel loro acciaio Bathysphere, osservano gamberi e meduse.

1934: Otis Barton stabilisce un nuovo record di immersioni umane, raggiungendo i 1.370 metri (.85 miglia).

1956: Jacques-Yves Cousteu e la sua squadra a bordo del Calipso rilascia il primo documentario a colori e a figura intera, Le Monde du Silence (Il mondo silenzioso), mostrando alle persone ovunque la bellezza e la vita del mare profondo.

1960: Jacques Piccard e Don Walsh, con la nave d'altura Trieste, scendi in fondo al Challenger Deep nel fossa delle Marianne (10.740 metri / 6,67 miglia). Osservano pesci e altri organismi. Non si pensava che i pesci abitassero in acque così profonde.

1977: Ecosistemi in giro prese d'aria idrotermali sono scoperti. Questi ecosistemi utilizzano energia chimica, piuttosto che energia solare.

1995: I dati del radar satellitare Geosat vengono declassificati, consentendo la mappatura globale del fondo marino.

2012: James Cameron, con la nave Deepsea Challenger, completa la prima immersione in solitaria sul fondo del Challenger Deep.

Gli studi moderni ampliano la nostra conoscenza della geografia e della biodiversità delle profondità marine. Il nautilo veicolo di esplorazione e NOAA Okeanus Explorer continuare a scoprire nuove specie, svelare gli effetti dell'uomo sul pelagico ambiente ed esplorare relitti e manufatti in profondità sotto la superficie del mare. Il programma integrato di perforazione oceanica (IODP) Chikyu analizza i sedimenti dalla crosta terrestre e può diventare la prima nave a perforare il mantello terrestre.

Come l'esplorazione dello spazio, l'esplorazione in acque profonde richiede nuovi strumenti e tecnologie. Mentre lo spazio è un vuoto freddo, le profondità oceaniche sono fredde, ma altamente pressurizzate. L'acqua salata è corrosiva e conduttiva. È molto buio

Trovare il fondo

Nell'VIII secolo, i Vichinghi lasciarono cadere pesi di piombo attaccati alle corde per misurare la profondità dell'acqua. A partire dal diciannovesimo secolo, i ricercatori hanno usato il filo anziché la corda per effettuare misurazioni dal suono. Nell'era moderna, le misurazioni della profondità acustica sono la norma. Fondamentalmente, questi dispositivi producono un suono forte e ascoltano gli echi per misurare la distanza.

Esplorazione umana

Una volta che la gente sapeva dov'era il fondale marino, voleva visitarlo ed esaminarlo. La scienza ha fatto progressi ben oltre la campana subacquea, una botte contenente aria che potrebbe essere calata nell'acqua. Il primo sottomarino fu costruito da Cornelius Drebbel nel 1623. Il primo autorespiratore subacqueo fu brevettato da Benoit Rouquarol e Auguste Denayrouse nel 1865. Jacques Cousteau ed Emile Gagnan svilupparono l'Aqualung, che fu il primo vero sistema "Scuba" (autorespiratore subacqueo subacqueo). Nel 1964, Alvin fu testato. Alvin fu costruito da General Mills e gestito dalla US Navy and Woods Hole Oceanographic Institution. Alvin permise a tre persone di rimanere sott'acqua per un massimo di nove ore e una profondità di 14800 piedi. I sottomarini moderni possono viaggiare fino a 20000 piedi.

Esplorazione robotizzata

Mentre gli umani hanno visitato il fondo della fossa delle Marianne, i viaggi erano costosi e consentivano solo esplorazioni limitate. L'esplorazione moderna si basa su sistemi robotici.

I veicoli gestiti a distanza (ROV) sono veicoli legati che sono controllati dai ricercatori su una nave. In genere i ROV trasportano telecamere, bracci manipolatori, apparecchiature sonar e contenitori di campioni.

I veicoli subacquei autonomi (AUV) funzionano senza controllo umano. Questi veicoli generano mappe, misurano la temperatura e le sostanze chimiche e scattano fotografie. Alcuni veicoli, come il Nereo, fungere da ROV o AUV.

Strumentazione

Umani e robot visitano luoghi ma non rimangono abbastanza a lungo per raccogliere misurazioni nel tempo. Gli strumenti sottomarini monitorano i canti delle balene, la densità del plancton, la temperatura, l'acidità, l'ossigenazione e varie concentrazioni chimiche. Questi sensori possono essere collegati a boe di profilatura, che si spostano liberamente a una profondità di circa 1000 metri. Gli osservatori ancorati ospitano strumenti sul fondo del mare. Ad esempio, il Monterey Accelerated Research System (MARS) poggia sul fondo dell'Oceano Pacifico a 980 metri per monitorare i guasti sismici.