Forskare har borrat sig i havsgolvet för 50-år - här är vad de hittat hittills

Forskare har borrat sig i havsgolvet för 50-år - här är vad de hittat hittills Det vetenskapliga borrningsfartyget JOIDES Resolution anländer i Honolulu efter framgångsrika sjöprov och testning av vetenskaplig och borrutrustning. IODP, CC BY-ND

Det är fantastiskt men sant det Vi vet mer om månens yta än om jordens havsgolv. Mycket av det vi vet vet har kommit från vetenskaplig havborrning - den systematiska samlingen av kärnprover från djupa havsbotten. Denna revolutionära process började 50 år sedan, då borrkärlet Glomar Challenger seglade in i Mexikanska golfen på augusti 11, 1968 på den första expeditionen av federalt finansierade Djuphavsborrningsprojekt.

Jag gick på min första vetenskapliga havsborrningsexpedition i 1980, och har sedan dess deltagit i sex expeditioner till platser inklusive Nordatlanten och Antarktis Weddell Sea. I mitt labb arbetar mina studenter och jag med kärnprover från dessa expeditioner. Var och en av dessa kärnor, som är cylindrar 31 fötter långa och 3 inches breda, är som en bok vars information väntar på att översättas till ord. Att hålla en nyöppnad kärna fylld med stenar och sediment från jordens golv, är som att öppna en sällsynt skattkista som registrerar tidens gång i jordens historia.

Under ett halvt århundrade har vetenskaplig havborrning visat teorin om plattektonik, skapat fältet paleoceanografi och omdefinierat hur vi ser livet på jorden genom att avslöja en enorm variation och livsvolym i den djupa marina biosfären. Och mycket mer kvar att lära sig.

Forskare har utökat mänsklig kunskap genom att borra kärnprover från världens havsområden, men deras arbete är långt ifrån gjort.

Tekniska innovationer

Två viktiga innovationer gjorde det möjligt för forskningsfartyg att ta kärnprover från exakta platser i de djupa oceanerna. Den första, som kallas dynamisk positionering, möjliggör att ett 471-fotfartyg håller sig fast vid borrning och återhämtning av kärnor, en ovanpå nästa, ofta över 12,000-fötterna av vatten.

Förankring är inte genomförbar vid dessa djup. Istället släpper tekniker ett torpedoformat instrument som kallas en transponder över sidan. En enhet som kallas en givare, monterad på fartygets skrov, skickar en akustisk signal till transpondern som svarar. Datorer ombord beräknar avståndet och vinkeln för denna kommunikation. Thrusters på skeppets skrov manövrerar fartyget för att stanna på exakt samma plats, motverkar strömmar, vind och vågor.

Forskare har borrat sig i havsgolvet för 50-år - här är vad de hittat hittills Återföringskonan svetsas ihop runt borrröret och sänks sedan ner i röret för att styra återinsatsen innan du byter borr. IODP, CC BY-ND

En annan utmaning uppstår när borrbitar måste bytas ut i mid-operation. Havsskorpan består av käften som bär bitar långt innan önskat djup nås.

När detta händer tar borrpersonalen hela borrröret mot ytan, monterar en ny borr och återgår till samma hål. Detta kräver att röret ledes in i en trattformad återintagningskon, mindre än 15 fot bred, placerad i botten av havet vid borrhålets mynning. Processen, som var först utförd i 1970, är som att sänka en lång spaghetti-spets i en kvart-tums tratt vid den djupa änden av en olympisk simning.

Bekräftande plåtktonik

När vetenskaplig havborrning började i 1968, teorin om plåtektonik var föremål för aktiv debatt. En viktig idé var att ny havsskorpa skapades vid åsar i havsbotten, där havsplattor flyttade från varandra och magma från jordens inre vattnade upp mellan dem. Enligt denna teori bör skorpa vara nytt material vid toppen av havskanter, och dess ålder bör öka med avstånd från kullen.

Det enda sättet att bevisa detta var genom att analysera sediment och bergkärnor. På vintern av 1968-1969 borrade Glomar Challenger sju platser i Sydatlanten i öster och väster om Mid-Atlantic Ridge. Både havsgolvets käftiga stenar och överliggande sediment i åldern i perfekt överensstämmelse med förutsägelserna, vilket bekräftar att havsskorpan bildades vid åsarna och plattektoniken var korrekt.

Forskare har borrat sig i havsgolvet för 50-år - här är vad de hittat hittills En del av en kärnavdelning från Chicxulubs slagkrater. Det är suevite, en typ av sten som bildas under påverkan, som innehåller rockfragment och smälta stenar. IODP, CC BY-ND

Rekonstruera jordens historia

Havets rekord av jordens historia är mer kontinuerlig än geologiska formationer på land, där erosion och omfördelning av vind, vatten och is kan störa rekordet. På de flesta havsorter läggs sediment ner partikel, mikrofossil av mikrofossil, och förblir på plats, så småningom buktar för tryck och blir till berg.

Mikrofossiler (plankton) bevarade i sediment är vackra och informativa, även om vissa är mindre än ett människohårs bredd. Liksom större växt- och djurfossiler kan forskare använda dessa känsliga strukturer av kalcium och kisel för att rekonstruera tidigare miljöer.

Tack vare vetenskaplig havborrning vet vi det efter en asteroidstrejk dödade alla icke-aviära dinosaurier 66 miljoner år sedan, nytt liv koloniserade kraterfälgen inom år, och inom 30,000 år ett fullt ekosystem var blomstrande. Några djupa oceanorganismer levde direkt genom meteoritpåverkan.

Oceanborrning har också visat att tio miljoner år senare, en massiv utsläpp av kol - förmodligen från omfattande vulkanisk aktivitet och metan frigjord från smältande metanhydrater - orsakade en plötslig, intensiv uppvärmnings händelse, eller hypertermisk, kallad Paleocen-Eocene Termisk Maximal. Under denna episod nådde även Arktis över 73 grader Fahrenheit.

Den resulterande försurningen av havet från utsläpp av kol i atmosfären och havet orsakade massiv upplösning och förändring i djuphavsekosystemet.

Detta avsnitt är ett imponerande exempel på effekten av snabb klimatuppvärmning. Den totala mängden kol som släpps under PETM beräknas vara ungefär lika med den mängd som människor kommer att släppa om vi bränner alla jordens fossila bränsle reserver. Ändå är en viktig skillnad att kolet frigjort av vulkanerna och hydraterna var i mycket långsammare takt än att vi för närvarande släpper ut fossilt bränsle. Således kan vi förvänta oss ännu mer dramatiska klimat- och ekosystemförändringar om vi inte slutar utsläppa kol.

Forskare har borrat sig i havsgolvet för 50-år - här är vad de hittat hittills Förbättrade scanningelektronmikroskopbilder av fytoplankton (vänster, en diatom, höger, en coccolithophore). Olika fytoplanktonarter har tydliga klimatförhållanden, vilket gör dem idealiska indikatorer för ythavsförhållanden. Dee Breger, CC BY-NC-ND

Att hitta livet i havsediment

Vetenskaplig havborrning har också visat att det finns ungefär lika många celler i marin sediment som i havet eller i jorden. Expeditioner har funnit livet i sediment på djupet över 8000 fötter; i havsbottnar som är 86 miljoner år gammal; och vid temperaturer över 140 grader Fahrenheit.

Idag föreslår forskare från 23 nationer och genomför forskning genom Internationella Ocean Discovery Program, som använder vetenskaplig havborrning för att återställa data från havsbaserade sediment och bergarter och att övervaka miljöer under havsbotten. Coring producerar ny information om plattektonik, som komplexiteten hos havskorsbildning och livsskillnaden i de djupa oceanerna.

Denna forskning är dyr och tekniskt och intellektuellt intensiv. Men bara genom att utforska djuphavet kan vi återhämta sina skatter och förstå dess skönhet och komplexitet.Avlyssningen

Om författaren

Suzanne O'Connell, professor i jord- och miljövetenskaper, Wesleyan University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Klimatförändring: Vad alla behöver veta

av Joseph Romm
0190866101Den väsentliga grunden för vad som kommer att bli den avgörande frågan om vår tid, Klimatförändring: Vad alla behöver veta är en tydlig överblick över vetenskapens, konflikterna och konsekvenserna av vår uppvärmningsplan. Från Joseph Romm, chefvetenskapliga rådgivare för National Geographic's År av Living Dangerously serier och en av Rolling Stone's "100-personer som förändrar Amerika" Klimatförändringar erbjuder användarvänliga, vetenskapligt stränga svar på de svåraste (och oftast politiserade) frågorna kring vilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar och nuvarande fara för civilisationen". Finns på Amazon

Klimatförändring: Vetenskapen om global värme och vår energi Framtidens andra utgåvan Edition

av Jason Smerdon
0231172834Denna andra upplagan av Klimatförändringar är en tillgänglig och omfattande guide till vetenskapen bakom global uppvärmning. Exklusivt illustrerad, texten riktas mot studenter på olika nivåer. Edmond A. Mathez och Jason E. Smerdon ger en bred, informativ introduktion till vetenskapen som ligger till grund för vår förståelse av klimatsystemet och effekterna av mänsklig aktivitet på uppvärmningen av vår planet.Mathez och Smerdon beskriver rollerna som atmosfären och havet spela i vårt klimat, introducera begreppet strålningsbalans och förklara klimatförändringar som inträffade tidigare. De beskriver också de mänskliga aktiviteter som påverkar klimatet, som växthusgas och aerosolutsläpp och avskogning samt effekterna av naturfenomen. Finns på Amazon

Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XVetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs använder text och arton hands-on-aktiviteter att förklara och undervisa vetenskapen om global uppvärmning och klimatförändringar, hur människor är ansvariga och vad som kan göras för att sakta eller stoppa graden av global uppvärmning och klimatförändringar. Denna bok är en komplett, omfattande guide till ett viktigt miljöämne. Ämnen som omfattas av denna bok är: hur molekyler överför energi från solen för att värma atmosfären, växthusgaser, växthuseffekten, den globala uppvärmningen, den industriella revolutionen, förbränningsreaktionen, återkopplingsslingorna, förhållandet mellan väder och klimat, klimatförändringar, kolsänkor, utrotning, kolavtryck, återvinning och alternativ energi. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfrdehiiditjakomsfaptruesswsvthtrurvi

BEVIS

Forntida plankton antydan till klimatet att komma
Forntida plankton antydan till klimatet att komma
by U. Arizona
Pliocen, en geologisk epok mellan två och fem miljoner år sedan med CO2-nivåer som liknar idag, är en bra ...
Globala temps fortsätter att sväva uppåt när NOAA bekräftar juli 2019 var den hetaste månaden sedan rekord började i 1880
Globala temps fortsätter att sväva uppåt när NOAA bekräftar juli 2019 var den hetaste månaden sedan rekord började i 1880
by Julia Conley
När klimatforskare väcker larm över varmare och varmare globala temperaturer rapporterade en topp amerikansk väderbyrå om ...
Lite kärnkrig kan få global kylning
Lite kärnkrig kan få global kylning
by Tim Radford
Rök från kanadensiska skogsbränder var så omfattande att det bar jämförelse med en kärnbombens svampmoln - och det globala ...
Fossilbränsleborrning kan bidra till klimatförändringar genom att värma upp jorden från inom
Fossilbränsleborrning kan bidra till klimatförändringar genom att värma upp jorden från inom
by Rizwan Nawaz och Adel Sharif
Nästan alla forskare håller med om att förbränning av fossila bränslen bidrar till klimatförändringar. Men avtal är mindre tydligt ...
Unik klimatförändring har ingen naturlig orsak
Unik klimatförändring har ingen naturlig orsak
by Tim Radford
Planeten värmer snabbare än någonsin över hela världen. Forskare vet att denna unika klimatförändring inte orsakas av naturen ...
Vad är framtiden för klimatförändringar?
by Simon Donner
Du skulle kunna tänka på med allt fnurret om klimatet att vi alla skulle ha en god förståelse för elementen i ...
Ny forskning visar att Antarktis största flytande ishylla är mycket känslig för uppvärmning av havet
Ny forskning visar att Antarktis största flytande ishylla är mycket känslig för uppvärmning av havet
by Dan Lowry
Forskare har länge varit oroliga för den potentiella kollaps av West Antarctic Ice Sheet och dess bidrag ...
Enorma eldbränder i Arktis och fjärran norr skickar en planvarning
Enorma eldbränder i Arktis och fjärran norr skickar en planvarning
by Nancy Fresco
Planetens avlägsna norr brinner. I sommar har över 600 skogsbränder förbrukat mer än 2.4 miljoner tunnland skog ...

SENASTE FILMER

Forntida plankton antydan till klimatet att komma
Forntida plankton antydan till klimatet att komma
by U. Arizona
Pliocen, en geologisk epok mellan två och fem miljoner år sedan med CO2-nivåer som liknar idag, är en bra ...
Vad är framtiden för klimatförändringar?
by Simon Donner
Du skulle kunna tänka på med allt fnurret om klimatet att vi alla skulle ha en god förståelse för elementen i ...
Varför Marianne Williamsons kandidatur till president är viktigt
Varför Marianne Williamsons kandidatur till president är viktigt
Hur vet du att det finns något om du aldrig hör om det? Hur vet du om sanningen, som ofta är "den andra ...
Skulle du äta kött odlat från celler i ett laboratorium? Så här fungerar det
Skulle du äta kött odlat från celler i ett laboratorium? Så här fungerar det
by Leigh Ackland
För många av oss är att äta en måltid som innehåller kött en normal del av det dagliga livet. Men om vi grävar djupare, några nykter ...
Klimatsystemet "Hämtar sig" när massiva värmeböljor orsakar rekordsmältning av Grönlands isark
by Demokrati nu!
Den massiva värmekuppeln som krossade hela tiden temperaturrekord över stora delar av Europa förra veckan har bosatt sig i över ...
Varför vi går mot en klimatkatastrof
by BBC Newsnight
Forskare säger att världen är helt utanför spåret.
En klimatberäkning i hjärtat
by CBS News
"En historisk översvämning i mars 2019 lämnade mycket av USA: s hjärta under vatten. Särskilt hårt drabbade var Midwestern ...
Vad skulle hända om Antarktis smälts?
by Sätt Put 1
"Vad skulle hända om Antarktis smälter?

SENASTE ARTIKLAR

Forntida plankton antydan till klimatet att komma
Forntida plankton antydan till klimatet att komma
by U. Arizona
Pliocen, en geologisk epok mellan två och fem miljoner år sedan med CO2-nivåer som liknar idag, är en bra ...
Vad en miljon koraller i 2,500 rev berättar för oss om att rädda dem
Vad en miljon koraller i 2,500 rev berättar för oss om att rädda dem
by Tom Vasich
Forskare undersökte mer än en miljon enskilda koraller i 44-länder för en ny studie om hur man kan rädda koraller ...
Klimatförnekelse rapporteras mer än vetenskap
Klimatförnekelse rapporteras mer än vetenskap
by Tim Radford
Termometern stiger, världen står inför en kris: av det är forskare säkra. Men du kanske inte vet det från ...
Globala temps fortsätter att sväva uppåt när NOAA bekräftar juli 2019 var den hetaste månaden sedan rekord började i 1880
Globala temps fortsätter att sväva uppåt när NOAA bekräftar juli 2019 var den hetaste månaden sedan rekord började i 1880
by Julia Conley
När klimatforskare väcker larm över varmare och varmare globala temperaturer rapporterade en topp amerikansk väderbyrå om ...
Lite kärnkrig kan få global kylning
Lite kärnkrig kan få global kylning
by Tim Radford
Rök från kanadensiska skogsbränder var så omfattande att det bar jämförelse med en kärnbombens svampmoln - och det globala ...
Nyser fortfarande? Klimatförändringar kan förlänga allergisäsongen
Nyser fortfarande? Klimatförändringar kan förlänga allergisäsongen
by Cecilia Sierra-Heredia, et al
Varje år, utan att misslyckas, förändrar sommaren våra omgivningar: mer solljus, värme, grönska och blommor, bland ...
Pacific Island Nations kommer inte längre att stå för Australiens brist på klimatförändringar
Pacific Island Nations kommer inte längre att stå för Australiens brist på klimatförändringar
by Michael O'Keefe
Pacific Islands Forum-mötet i Tuvalu den här veckan har avslutats i öppen uppdelning över klimatförändringar.
Havuppvärmning har fiske på väg, hjälper vissa men skada mer
Havuppvärmning har fiske på väg, hjälper vissa men skada mer
by InnerSelf Staff
Klimatförändringarna har stadigt värmt havet, som tar upp det mesta av värmen som fångas av växthusgaser i ...