해양 시추 : 50 년 후에 발견 된 과학자

우리가 지구의 대양저보다 달 표면에 대해 더 많이 알고 있다는 것은 놀랍지 만 사실입니다. 우리가 알고있는 것의 대부분은 심해저에서 채취 한 핵심 샘플을 체계적으로 수집하는 과학적 해양 시추에서 왔습니다. 이 혁명적 인 과정은 50 년 전, 시추선 Glomar Challenger가 1968 년 8 월 11 일에 멕시코만 연안에서 심해 시추 프로젝트의 첫 번째 원정에서 항해했을 때 시작되었습니다.

나는 1980 년에 처음으로 과학 탐사를 진행했으며, 그 후 북대서양과 남극 대륙 웨들 해를 포함하여 여섯 차례의 탐사에 참여했습니다. 내 실험실에서 학생들과 나는이 탐험의 핵심 샘플을 가지고 일합니다. 길이가 31 피트 3 인치 인 실린더 인이 코어는 정보가 단어로 번역되기를 기다리는 책과 같습니다. 지구의 해저에서 바위와 퇴적물로 가득 채워진 새로 열린 핵을 지키는 것은 지구의 역사에서 시간의 흐름을 기록하는 희귀 한 보물 상자를 여는 것과 같습니다.

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반세기에 걸친 과학적 해양 탐사는 판 구조론의 이론을 증명하고 고지 해양 생물학 분야를 창조했으며 해양 생물권의 거대한 다양성과 삶의 양을 보여줌으로써 우리가 지구에서 생명체를 보는 방법을 재정의했습니다. 그리고 훨씬 더 많이 배워야합니다.

기술 혁신

두 가지 주요 혁신으로 인해 연구 선박은 심해의 정확한 위치에서 핵심 시료를 채취 할 수있었습니다. 동적 위치 지정으로 알려진 첫 번째 기술은 471 피트 길이의 배가 고정되어 코어를 드릴링하고 복구 할 수있게 해줍니다. 코어를 다음에 쌓고 12,000 피트가 넘는 물에 자주 놓습니다.

이러한 깊이에서는 고정이 불가능합니다. 대신, 기술자는 트랜스 폰더라고 불리는 어뢰 모양의 도구를 옆으로 내립니다. 선박의 선체에 설치된 트랜스 듀서라고 불리는 장치는 트랜스 폰더에게 음향 신호를 보내고 응답합니다. 보드에 탑재 된 컴퓨터는이 통신 거리와 각도를 계산합니다. 배의 선체에있는 추진 장치는 현재와 바람, 파도의 힘에 대항하여 정확히 동일한 위치에 머물러있게 선박을 움직입니다.

작업 도중 드릴 비트를 교체해야하는 경우 또 다른 문제가 발생합니다. 바다의 지각은 원하는 깊이에 도달하기 훨씬 전에 비트를 쓰는 화성암으로 이루어져 있습니다.

이런 일이 발생하면 드릴 크루가 전체 드릴 파이프를 표면에 가져오고 새 드릴 비트를 장착하여 같은 구멍으로 되돌립니다. 이를 위해서는 파이프를 15 피트 너비 미만의 깔때기 모양의 재진입 원추형으로 유도하여 드릴 구멍의 입구에있는 바다 바닥에 배치해야합니다. 1970 년에 처음 완성 된이 과정은 스파게티의 긴 가닥을 올림픽 수영장 깊숙한 곳의 1/4 인치 폭의 깔때기로 낮추는 것과 같습니다.

판 구조론 확인

1968 년에 과학적인 해양 시추가 시작되었을 때, 판 구조론의 이론은 적극적인 논쟁의 대상이었다. 하나의 핵심 아이디어는 새로운 해양 지각이 해저의 융기 부분에서 만들어졌으며 해양 지판이 서로 멀어지고 지구 내부의 마그마가 그들 사이에서 위로 올라 갔다는 것입니다. 이 이론에 따르면, 지각은 바다 능선의 볏에서 새로운 물질이어야하고, 그 나이는 볏에서 거리에 따라 증가해야합니다.

이것을 증명할 수있는 유일한 방법은 퇴적물과 암석 코어를 분석하는 것이 었습니다. 1968-1969 년 겨울, Glomar Challenger는 대서양 중부 릿지의 동쪽과 서쪽에있는 남 대서양의 7 개 지역을 시추했습니다. 바다 지층의 화성암과 위에 쌓인 퇴적물은 예측과 완벽하게 일치하여 바다 껍질이 릿지와 판 구조에서 형성되었음을 확인했다.

지구의 역사 재구성

지구의 역사에 대한 해양 기록은 바람, 물, 얼음에 의한 침식과 재 침착이 기록을 붕괴시킬 수있는 육지의 지층보다 더 연속적입니다. 대부분의 해양 지역에서 침전물은 입자, 미세 화석 (microfossil)에 의해 입자에 의해 퇴적되며, 결국 압력에 굴복하여 암석으로 변한다.

퇴적물에 보존 된 미세 화석 (플랑크톤)은 일부는 인간의 머리카락의 너비보다 작지만 아름답고 유익합니다. 더 큰 식물과 동물의 화석처럼, 과학자들은 칼슘과 실리콘의이 섬세한 구조를 사용하여 과거의 환경을 재구성 할 수 있습니다.

과학적인 해양 시추로 6600 만년 전에 소행성 파업으로 모든 비 조류 공룡이 사망 한 후 새로운 생명체가 수천 년 내에 분화구를 식민지화 시켰고 3 만 년 이내에 완전한 생태계가 번성했음을 알았습니다. 약간의 심해 유기체가 운석 충돌을 통해 바로 살았습니다.

해양 시추는 또한 1 천만 년 후 대규모 화산 활동과 메탄 하이드레이트의 용융에서 나온 메탄에 의한 대규모 탄소 배출로 인해 Paleocene-Eocene Thermal Maximum이라 불리는 급격한 온난화 현상이 발생했다. 이 에피소드 동안 북극조차도 화씨 73도 이상에 이르렀습니다.

탄소가 대기와 해양으로 방출 됨으로써 바다가 산성화 됨으로써 심해 생태계가 대규모로 용해되고 변화되었다.

이 에피소드는 빠른 기후 온난화의 영향에 대한 인상적인 예입니다. PETM 중에 배출되는 탄소의 총량은 지구의 화석 연료 매장량을 모두 태우면 인간이 방출하는 양과 거의 같다고 추정됩니다. 그러나 중요한 차이점은 화산과 수화물이 방출하는 탄소가 현재 우리가 화석 연료를 방출하고있는 것보다 훨씬 느린 속도라는 것입니다. 따라서 우리는 탄소 방출을 중단하지 않으면보다 극적인 기후와 생태계 변화를 기대할 수 있습니다.

해양 퇴적물에서의 삶의 발견

Scientific ocean drilling은 바다 나 토양에서와 같이 해양 침전물에있는 세포의 수는 대략 비슷한 것으로 나타났습니다. 원정대는 8000 피트 이상의 깊이에서 퇴적물의 수명을 발견했습니다. 8600 만년 된 해저 퇴적물에서; 화씨 140도 이상의 온도에서.

오늘 23 개국의 과학자들은 해저 퇴적물과 암석에서 데이터를 복구하고 해저에있는 환경을 모니터링하기 위해 해양 탐사를 이용하는 국제 해양 탐사 프로그램 (International Ocean Discovery Program)을 통해 연구를 제안하고 수행합니다. Coring은 해양 지각 형성의 복잡성과 심해의 삶의 다양성과 같은 판 구조론에 대한 새로운 정보를 생산합니다.

이 연구는 비용이 많이 들고 기술적으로나 지적으로 강렬합니다. 그러나 심해를 탐험하는 것만으로 우리가 보유하고있는 보물을 되 찾을 수 있고 그 아름다움과 복잡성을 더 잘 이해할 수 있습니다.

이 기사는 원래 Suzanne O'Connell의 The Conversation에 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.