تاريخ واستكشاف أعماق البحار والتكنولوجيا

ما هو استكشاف أعماق البحار؟

المركبات التي تعمل عن بعد (ROVs)
صورة Reimphoto / غيتي

مصطلح "أعماق البحار" ليس له نفس المعنى للجميع. بالنسبة للصيادين ، البحر العميق هو أي جزء من المحيط خارج الجرف القاري الضحل نسبيا. بالنسبة للعلماء ، فإن أعماق البحر هو الجزء الأدنى من المحيط ، أسفل الخط الحراري (الطبقة التي يتوقف فيها التسخين والتبريد من أشعة الشمس عن التأثير) وفوق قاع البحر. هذا هو جزء من المحيط أعمق من 1000 قشرة أو 1800 متر.

من الصعب استكشاف الأعماق لأنها مظلمة إلى الأبد ، شديدة البرودة (بين 0 درجة مئوية و 3 درجات مئوية) أقل من 3000 متر) ، وتحت ضغط عالٍ (15750 رطل لكل بوصة مربعة أو أكثر من 1000 ضعف الضغط الجوي العادي في البحر مستوى). من وقت بليني وحتى نهاية القرن التاسع عشر ، اعتقد الناس أن البحر العميق كان أرضاً قاتلة. يعترف العلماء المعاصرون بأن أعماق البحار هي أكبر الموائل على هذا الكوكب. تم تطوير أدوات خاصة لاستكشاف هذه البيئة الباردة المظلمة المضغوطة.

يعد استكشاف أعماق البحار مسعى متعدد التخصصات يتضمن علم المحيطات والبيولوجيا والجغرافيا وعلم الآثار والهندسة.

تاريخ موجز لاستكشاف أعماق البحار

أسماك البحر العميق
مارك ديبل وفيكتوريا ستون / غيتي إيماجز

تاريخ استكشاف أعماق البحار يبدأ مؤخرًا نسبيًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الحاجة إلى التكنولوجيا المتقدمة لاستكشاف الأعماق. بعض المعالم تشمل:

1521: يحاول فرديناند ماجلان قياس عمق المحيط الهادئ. يستخدم خطًا وزنه 2400 قدم ، لكنه لا يمس أسفله.

1818: السير جون روس يصطاد الديدان وقناديل البحر على عمق حوالي 2000 متر (6550 قدم) ، ويقدم أول دليل على الحياة في أعماق البحار.

1842: على الرغم من اكتشاف روس ، يقترح إدوارد فوربس نظرية الهاوية ، التي تنص على أن التنوع البيولوجي يتناقص مع الموت وأن الحياة لا يمكن أن توجد أكثر من 550 متر (1800 قدم).

1850: مايكل سارس يدحض نظرية الهاوية عن طريق اكتشاف نظام بيئي غني على بعد 800 متر (2600 قدم).

1872-1876: سفينتى تشالنجر، بقيادة تشارلز وايفل تومسون ، يجري أول رحلة استكشاف في أعماق البحار. تشالنجريكتشف فريق العديد من الأنواع الجديدة المتكيفة بشكل فريد مع الحياة بالقرب من قاع البحر.

1930: أصبح وليام بيبي وأوتيس بارتون أول من قاما بزيارة إلى أعماق البحار. داخل باثيسفير الصلب ، يلاحظون الروبيان وقنديل البحر.

1934: أوتيس بارتون يسجل رقما قياسيا جديدا للغوص البشري ، يصل إلى 1370 متر (.85 ميل).

1956: جاك إيف كوستو وفريقه على متن الطائرة كاليبسو إصدار أول فيلم وثائقي كامل الألوان لوموند دو الصمت (العالم الصامت) ، تظهر للناس في كل مكان جمال وحياة أعماق البحار.

1960: جاك بيكارد ودون والش ، مع سفينة أعماق البحار تريستا، تنزل إلى أسفل تشالنجر ديب في خندق ماريانا (10،740 متر / 6.67 ميل). يلاحظون الأسماك والكائنات الحية الأخرى. لم يكن يعتقد أن الأسماك تعيش في مثل هذه المياه العميقة.

1977: النظم الإيكولوجية حولها الفتحات الحرارية المائية يتم اكتشافها. تستخدم هذه النظم الإيكولوجية الطاقة الكيميائية ، بدلاً من الطاقة الشمسية.

1995: بيانات رادار الأقمار الصناعية Geosat قد رفعت عنها السرية ، مما يسمح لرسم الخرائط العالمية لقاع البحر.

2012: جيمس كاميرون ، مع السفينة أعماق البحار تشالنجر، يكمل الغوص الفردي الأول إلى أسفل تشالنجر ديب.

الدراسات الحديثة توسع معرفتنا بالجغرافيا والتنوع البيولوجي في أعماق البحار. ال نوتيلوس مركبة استكشاف و NOAA ل Okeanus Explorer مواصلة اكتشاف أنواع جديدة ، وكشف آثار الرجل على السطح البيئة ، واستكشاف حطام والآثار العميقة تحت سطح البحر. برنامج الحفر المتكامل للمحيطات (IODP) تشيكيو يحلل الرواسب من قشرة الأرض وقد يصبح أول سفينة للحفر في عباءة الأرض.

الأجهزة والتكنولوجيا

خوذات الغوص على المكتب
صور شانتال فيرمونت / العين / غيتي

مثل استكشاف الفضاء ، يتطلب استكشاف أعماق البحار أدوات وتكنولوجيا جديدة. في حين أن الفضاء هو فراغ بارد ، فإن أعماق المحيط باردة ، ولكنها شديدة الضغط. المياه المالحة تآكل والموصلة. انها مظلمة جدا.

العثور على القاع

في القرن الثامن ، أسقط الفايكنج أوزان الرصاص المرتبطة بحبال لقياس عمق الماء. ابتداءً من القرن التاسع عشر ، استخدم الباحثون الأسلاك بدلاً من الحبل لإجراء قياسات السبر. في العصر الحديث ، قياسات العمق الصوتي هي القاعدة. في الأساس ، تنتج هذه الأجهزة صوتًا عاليًا وتستمع للأصداء لقياس المسافة.

استكشاف الإنسان

بمجرد أن يعرف الناس مكان قاع البحر ، أرادوا زيارته وفحصه. لقد تقدم العلم إلى ما هو أبعد من جرس الغوص ، وهو برميل يحتوي على هواء يمكن إنزاله في الماء. الأول غواصة بناه كورنيليوس دريبل في عام 1623. أول جهاز للتنفس تحت الماء حصل على براءة اختراع من قبل Benoit Rouquarol و Auguste Denayrouse في عام 1865. طور جاك كوستو وإميل غانيان نظام Aqualung ، الذي كان أول نظام حقيقي للتنفس تحت الماء "جهاز التنفس تحت الماء". في عام 1964 ، تم اختبار ألفين. تم إنشاء شركة Alvin بواسطة شركة General Mills وتقوم بإدارتها مؤسسة المحيطات البحرية الأمريكية و Woods Hole. سمح ألفين لثلاثة أشخاص بالبقاء تحت الماء لمدة تسع ساعات وعمق 14800 قدم. تستطيع الغواصات الحديثة السفر حتى عمق 20000 قدم.

استكشاف الروبوت

بينما زار البشر قاع خندق ماريانا ، كانت الرحلات باهظة الثمن ولم يسمح إلا باستكشاف محدود. يعتمد الاستكشاف الحديث على الأنظمة الآلية.

المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد (ROVs) عبارة عن مركبات مربوطة يتم التحكم فيها بواسطة باحثين على متن سفينة. تحمل ROVs عادةً كاميرات وأذرع معالجة وأجهزة سونار وحاويات عينات.

المركبات ذاتية الحركة تحت الماء تعمل بدون تحكم بشري. تقوم هذه المركبات بإنشاء خرائط وقياس درجة الحرارة والمواد الكيميائية والتقاط الصور. بعض المركبات ، مثل نيريوس، بمثابة إما ROV أو AUV.

الأجهزة

يزور البشر والروبوتات المواقع ولكن لا يظلون طويلين بما يكفي لجمع القياسات بمرور الوقت. تراقب أدوات تحت البحر أغاني الحوت وكثافة العوالق ودرجة الحرارة والحموضة والأكسجين ومختلف التركيزات الكيميائية. يمكن ربط هذه المجسات بعوامات التنميط ، التي تنجرف بحرية على عمق حوالي 1000 متر. أدوات المراصد المثبتة في قاع البحر. على سبيل المثال ، يقع نظام أبحاث مونتيري المتسارع (MARS) على قاع المحيط الهادئ على ارتفاع 980 مترًا لمراقبة الأعطال الزلزالية.