История и технология глубоководных исследований

Термин «глубокое море» не имеет одинакового значения для всех. Для рыбаков глубокое море - это любая часть океана за относительно мелким континентальным шельфом. По мнению ученых, глубокое море - это самая низкая часть океана, ниже термоклина (слой, где нагревание и охлаждение от солнечного света перестает оказывать влияние) и над морским дном. Это та часть океана, которая глубже 1000 сантиметров или 1800 метров.

Трудно исследовать глубины, потому что они вечно темные, очень холодные (от 0 до 3 градусов Цельсия). ниже 3000 метров) и под высоким давлением (15750 фунтов на квадратный дюйм или более чем в 1000 раз выше стандартного атмосферного давления в море уровень). Со времен Плиния до конца 19-го века люди верили, что глубокое море - безжизненная пустошь. Современные ученые признают, что глубокое море является самой большой средой обитания на планете. Для исследования этой холодной, темной, герметичной среды были разработаны специальные инструменты.

Глубоководные исследования - это междисциплинарная деятельность, которая включает океанографию, биологию, географию, археологию и инженерию.

История глубоководных исследований начинается сравнительно недавно, главным образом потому, что для изучения глубин необходимы передовые технологии. Некоторые вехи включают в себя:

1521: Фердинанд Магеллан пытается измерить глубину Тихого океана. Он использует взвешенную линию длиной 2400 футов, но не касается дна.

1818Сэр Джон Росс ловит червей и медуз на глубине примерно 2000 метров (6550 футов), что является первым свидетельством глубоководной морской жизни.

1842Несмотря на открытие Росса, Эдвард Форбс предлагает Теорию Абисса, которая утверждает, что биоразнообразие уменьшается со смертью и что жизнь не может существовать глубже 550 метров (1800 футов).

1850Майкл Сарс опровергает теорию Абисса, обнаружив богатую экосистему на 800 метров (2600 футов).

1872-1876: HMS претендентВо главе с Чарльзом Уивиллом Томсоном проводит первую глубоководную экспедицию. претендентКоманда открывает много новых видов, уникально приспособленных к жизни у морского дна.

1930Уильям Биби и Отис Бартон стали первыми людьми, посетившими глубокое море. В своей стальной батисфере они наблюдают за креветками и медузами.

1934: Отис Бартон устанавливает новый рекорд по погружению человека, достигнув 1370 метров (0,85 мили).

1956: Жак-Ив Кусто и его команда на борту Калипсо выпустить первый полноцветный документальный полнометражный фильм, Ле Монд дю тишина (Тихий мир), показывая людям всюду красоту и жизнь глубокого моря.

1960: Жак Пикар и Дон Уолш с глубоководным судном Триест, спуститесь на дно Челленджер Глубоко в Марианская впадина (10 740 метров / 6,67 миль). Они наблюдают за рыбой и другими организмами. Считалось, что рыба не обитает в такой глубокой воде.

1977: Экосистемы вокруг гидротермальные жерла обнаружены. Эти экосистемы используют химическую энергию, а не солнечную энергию.

1995: Спутниковые радиолокационные данные Geosat рассекречены, что позволяет проводить глобальное картирование морского дна.

2012Джеймс Кэмерон с судном Deepsea Challenger, завершает первое одиночное погружение дно Challenger Deep.

Современные исследования расширяют наши знания о географии и биоразнообразии глубоководных районов. кораблик разведывательный автомобиль и НОАА Океан Эксплорер продолжать открывать новые виды, разгадать влияние человека на пелагический окружающей среды, и исследовать обломки и артефакты глубоко под поверхностью моря. Комплексная программа бурения в океане (IODP) Chikyu анализирует осадки из земной коры и может стать первым кораблем, пробуренным в мантии Земли.

Как и освоение космоса, освоение глубоководных районов требует новых инструментов и технологий. В то время как космос представляет собой холодный вакуум, глубины океана холодные, но находятся под высоким давлением. Соленая вода едкая и агрессивная. Очень темно

В поисках дна

В 8 веке викинги сбросили свинцовые гири, прикрепленные к веревкам, для измерения глубины воды. Начиная с 19-го века, исследователи использовали проволоку, а не веревку, для проведения измерений. В современную эпоху акустические измерения глубины являются нормой. По сути, эти устройства издают громкий звук и слушают эхо, чтобы измерить расстояние.

Исследование человека

Как только люди узнали, где находится морское дно, они захотели посетить и осмотреть его. Наука продвинулась далеко за пределы водолазного колокола - бочки с воздухом, который можно опустить в воду. Первый подводная лодка был построен Корнелиусом Дреббелем в 1623 году. Первый подводный дыхательный аппарат был запатентован Benoit Rouquarol и Auguste Denayrouse в 1865 году. Жак Кусто и Эмиль Гагнан разработали Aqualung, который был первой истинной системой "Подводное дыхание" (Scuba). В 1964 году Элвин был испытан. Элвин был построен компанией General Mills и эксплуатировался океанографическим институтом ВМС США и Вудс-Хоул. Элвин позволил трем людям оставаться под водой целых девять часов и глубиной 14800 футов. Современные подводные лодки могут путешествовать на глубину до 20000 футов.

Роботизированная разведка

В то время как люди побывали на дне Марианской впадины, поездки были дорогостоящими и позволяли проводить только ограниченные исследования. Современные исследования опираются на роботизированные системы.

Транспортные средства с дистанционным управлением (ROV) являются привязанными транспортными средствами, которые контролируются исследователями на корабле. ROV, как правило, несут камеры, манипуляторы, сонарное оборудование и контейнеры для образцов.

Автономные подводные аппараты (AUV) работают без контроля человека. Эти транспортные средства генерируют карты, измеряют температуру и химические вещества и делают фотографии. Некоторые транспортные средства, такие как Нерей, действовать как ROV или AUV.

приборостроение

Люди и роботы посещают локации, но не остаются достаточно длинными, чтобы собирать измерения во времени. Подводные приборы контролируют китовые песни, плотность планктона, температуру, кислотность, оксигенацию и различные химические концентрации. Эти датчики могут быть прикреплены к профилирующим буям, которые свободно дрейфуют на глубине около 1000 метров. Закрепленные обсерваториями дома приборов на морском дне. Например, Ускоренная исследовательская система Монтерея (MARS) опирается на дно Тихого океана на высоте 980 метров для мониторинга сейсмических повреждений.