היסטוריה וטכנולוגיה לחקר הים העמוק

למונח "ים עמוק" אין את אותה משמעות לכולם. עבור הדייגים, הים העמוק הוא כל חלק מהאוקיאנוס מעבר למדף היבשת הרדוד יחסית. בעיני מדענים, הים העמוק הוא החלק התחתון של האוקיאנוס, מתחת לטרוקוקלין (השכבה שבה החימום והקירור מאור השמש מפסיק להשפיע) ומעל קרקעית הים. זהו החלק של האוקיאנוס העמוק יותר מאלף פטמות או 1,800 מטר.

קשה לחקור את המעמקים מכיוון שהם כהים לנצח, קרים במיוחד (בין 0 מעלות צלזיוס ל- 3 מעלות צלזיוס) מתחת ל -3,000 מטר), ובלחץ גבוה (15750 psi או גבוה פי אלף מהלחץ האטמוספרי הסטנדרטי בים רמה). מתקופת פליניוס ועד סוף המאה ה -19, אנשים האמינו שהים העמוק הוא שממה נטולת חיים. מדענים מודרניים מכירים בים העמוק כבית הגידול הגדול ביותר בכוכב הלכת. פותחו כלים מיוחדים כדי לחקור את הסביבה הקרה, האפלה ולחוצה.

חקר הים העמוק הוא מאמץ רב תחומי הכולל אוקיאנוגרפיה, ביולוגיה, גאוגרפיה, ארכיאולוגיה והנדסה.

ההיסטוריה של חקר הים העמוק מתחילה לאחרונה יחסית, בעיקר מכיוון שיש צורך בטכנולוגיה מתקדמת כדי לחקור את המעמקים. כמה אבני דרך כוללות:

1521פרדיננד מגלן מנסה למדוד את עומק האוקיאנוס השקט. הוא משתמש בקו משוקלל של 2,400 רגל, אך לא נוגע בתחתית.

1818: סר ג'ון רוס תופס תולעים ומדוזות בעומק של כ -2,000 מטר (6,550 רגל), ומציע את העדויות הראשונות לחיי ים עמוקים.

1842: למרות התגלית של רוס, אדוארד פורבס מציע את תורת האביסוס, הקובעת כי המגוון הביולוגי יורד עם המוות וכי החיים אינם יכולים להתקיים עמוקים יותר מ 550 מטר (1,800 רגל).

1850: מייקל סרס מפריך את תורת האביסוס בכך שהוא גילה מערכת אקולוגית עשירה בגובה 800 מטר (2,600 רגל).

1872-1876: ה- HMS מתמודדבראשותו של צ'רלס וויוויל תומסון, מבצע את מסע החיפושים בים העמוק הראשון. מתמודדהצוות מגלה מינים רבים חדשים המותאמים באופן ייחודי לחיים בקרקעית הים.

1930: ויליאם ביבי ואוטיס ברטון הופכים לבני האדם הראשונים שביקרו בים העמוק. בתוך Bathysphere הפלדה שלהם, הם צופים שרימפס ומדוזות.

1934: אוטיס ברטון קובע שיא צלילה אנושי חדש, שמגיע לגובה 1,370 מטר.

1956: ז'אק-איב קוסטאו וצוותו על סיפונה של הקבוצה קליפסו שחרר את הסרט התיעודי הראשון בצבע מלא, באורך מלא, לה מונד דו שתיקה (העולם השקט), מראה לאנשים בכל מקום את היופי והחיים של הים העמוק.

1960: ז'אק פיקארד ודון וולש, עם כלי הים העמוק טריאסטה, יורדים לתחתית צ 'לנג'ר עמוק בתוך שקע מריאנה (10,740 מטר / 6.67 מיילים). הם צופים בדגים ובאורגניזמים אחרים. לא נחשבו לדגים לאכלס מים כה עמוקים.

1977: מערכות אקולוגיות סביב פתחי אוורור הידרותרמיים מתגלים. מערכות אקולוגיות אלה משתמשות באנרגיה כימית ולא באנרגיה סולארית.

1995: נתוני מכ"ם הלוויין הגיאוגרפיים מסווגים, ומאפשרים מיפוי עולמי של קרקעית הים.

2012: ג'יימס קמרון, עם הכלי Deepsea Challenger, משלים את צלילת הסולו הראשונה ל החלק התחתון של ה- Challenger Deep.

מחקרים מודרניים מרחיבים את הידע שלנו על הגיאוגרפיה והמגוון הביולוגי של הים העמוק. ה נאוטילוס רכב חקר ומכוניות NOAA אוקיינוס ​​סייר המשך לגלות מינים חדשים, לפתור את השפעותיו של האדם על פלגית הסביבה, וחקור תאונות וממצאים עמוק מתחת לפני הים. תכנית קידוח האוקיינוס ​​המשולבת (IODP) צ'יקיו מנתח משקעים מקרום כדור הארץ ועשוי להפוך לספינה הראשונה שקודחת למעטפת כדור הארץ.

כמו חקר החלל, חקר הים העמוק דורש מכשירים וטכנולוגיה חדשים. בעוד שהחלל הוא ואקום קר, עומק האוקיאנוס קר, אך בלחץ גבוה. מי המלח מאכלים ומוליכים. חשוך מאוד.

למצוא את התחתית

במאה ה -8 הורידו הוויקינגים משקולות עופרת המחוברות לחבלים למדידת עומק המים. החל מהמאה ה -19 השתמשו החוקרים בחוט ולא בחבל כדי לבצע מדידות נשמעות. בעידן המודרני מדידות עומק אקוסטיות הן הנורמה. בעיקרון, מכשירים אלה מפיקים צליל חזק ומאזינים להדים למרחק מד.

חקר אנושי

ברגע שאנשים ידעו היכן נמצאת קרקעית הים, הם רצו לבקר ולבדוק אותה. המדע התקדם הרבה מעבר לפעמון הצלילה, חבית המכילה אוויר שניתן להוריד למים. הראשון צוללת נבנה על ידי קורנליוס דרבל בשנת 1623. המנגנון הראשון לנשימה מתחת למים רשם פטנטים על ידי בנואה רוקארול ואוגוסט דניראוז בשנת 1865. ז'אק קוסטו ואמיל גנן פיתחו את האקוואלונג, שהייתה מערכת "Scuba" (מכשיר נשימה תת-מימי לנשימה מתחת למים) האמיתית הראשונה. בשנת 1964 נבחן אלווין. אלווין נבנה על ידי ג'נרל מילס והופעל על ידי הצי האמריקני והמוסד האוקיאנוגרפי וודס הול. אלווין איפשר לשלושה אנשים להישאר מתחת למים במשך תשע שעות עד לגובה של 14800 רגל. צוללות מודרניות יכולות לנסוע עד 20000 רגל.

חקר רובוטי

בזמן שבני האדם ביקרו בקרקעית תעלת מריאנה, הנסיעות היו יקרות ורק אפשרו לחקור מוגבלת. חקר מודרני מסתמך על מערכות רובוטיות.

כלי רכב המופעלים מרחוק (ROVs) הם רכבים קשורים הנשלטים על ידי חוקרים באוניה. ROVs בדרך כלל נושאים מצלמות, זרועות מניפולטור, ציוד סונאר ומכלי דגימה.

כלי רכב אוטונומיים מתחת למים (AUV) פועלים ללא שליטה אנושית. כלי רכב אלה מייצרים מפות, מודדים טמפרטורה וכימיקלים ומצלמים. חלק מהרכבים, כגון Nereus, להתנהג כמו ROV או AUV.

מכשור

בני אדם ורובוטים מבקרים במקומות אך אינם נשארים מספיק זמן כדי לאסוף מדידות לאורך זמן. מכשירים תת-ימיים מנטרים שירי לווייתנים, צפיפות פלנקטון, טמפרטורה, חומציות, חמצן וריכוזים כימיים שונים. חיישנים אלה עשויים להיות מחוברים למצופי פרופיל, אשר נסחפים בחופשיות בעומק של כ 1000 מטר. מצפה כוכבים מעוגן מכיל כלים על קרקעית הים. לדוגמא, מערכת המחקר המואץ במונטריי (MARS) מונחת על רצפת האוקיאנוס השקט בגובה 980 מטר כדי לפקח על תקלות סייסמיות.