Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основная статья: Исследование
Рука манипулятора подводного аппарата собирает ловушку для крабов с пятью крабами-галатеидами. Это ловушка для угря, которая была модифицирована, чтобы лучше ловить глубоководную фауну. Экспедиция "Жизнь на грани 2005".

Глубоководная разведка - это исследование физических, химических и биологических условий на морском дне в научных или коммерческих целях. Глубоководные исследования считаются относительно недавней деятельностью человека по сравнению с другими областями геофизических исследований, поскольку морские глубины исследовались только в течение сравнительно недавних лет. Глубины океана по-прежнему остаются малоизученной частью планеты и образуют относительно неизведанную область.

В целом можно сказать, что современные научные глубоководные исследования начались, когда французский ученый Пьер Симон де Лаплас исследовал среднюю глубину Атлантического океана , наблюдая приливные движения, зарегистрированные на побережьях Бразилии и Африки . Он рассчитал, что глубина составляет 3962 метра (12 999 футов), значение, которое позже было доказано достаточно точным с помощью методов измерения эхолота . [1] Позже, в связи с увеличением спроса на прокладку подводных кабелейпотребовались точные измерения глубины морского дна и были проведены первые исследования морского дна. Первые глубоководные формы жизни были обнаружены в 1864 году, когда норвежские исследователи получили образец стебельчатого морского лилия на глубине 3109 м (10 200 футов). [2]

С 1872 по 1876 год британские ученые провели историческое исследование океана на борту парусного судна HMS Challenger , которое было преобразовано в корабль-лабораторию. Претендент экспедиции покрыта 127,653 километров (68927 NMI), а судовые ученые собрали сотни образцов и гидрографических измерений, обнаруживают более 4700 новых видов из морской жизни , в том числе глубоководных организмов. [1] [3] Им также приписывают первый реальный вид на основные особенности морского дна, такие как глубоководные бассейны океана.

Первым инструментом для глубоководных исследований был измерительный груз, который использовал британский исследователь сэр Джеймс Кларк Росс . [4] С помощью этого инструмента, он достиг глубины 3,700 м (12,139 футов) в 1840. [5] Претендент экспедиции , используемых аналогичных инструментов под названием Бэйли зондирующих машины для образцов экстракта из морского дна. [6]

В 20-м веке глубоководные исследования значительно продвинулись благодаря серии технологических изобретений, начиная от гидроакустической системы, которая может обнаруживать присутствие подводных объектов с помощью звука, до пилотируемых глубоководных аппаратов . В 1960 году Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дональд Уолш спустились на батискафе Триест в самую глубокую часть мирового океана - Марианский желоб . [7] 25 марта 2012 года режиссер Джеймс Кэмерон спустился в Марианскую впадину в Deepsea Challenger., и, как ожидается, впервые будут отсняты и отобраны образцы дна. [8] [9] [10] [11] [12]

Несмотря на эти успехи в изучении морских глубин, путешествие на дно океана по-прежнему остается непростым делом. Ученые работают над поиском способов изучения этой экстремальной среды с борта корабля. Благодаря более сложному использованию волоконной оптики , спутников и роботов с дистанционным управлением ученые надеются однажды исследовать морские глубины с экрана компьютера на палубе, а не из иллюминатора. [3]

Вехи глубоководных исследований [ править ]

Экстремальные условия в глубоком море требуют сложных методов и технологий, чтобы выдержать, что является основной причиной того, что его исследования имеют сравнительно короткую историю. Некоторые важные вехи глубоководных исследований перечислены ниже:

  • 1521: Фердинанд Магеллан попытался измерить глубину Тихого океана с помощью взвешенной линии, но не нашел дна.
  • 1818: Британский исследователь сэр Джон Росс был первым, кто обнаружил, что морские глубины населены жизнью, когда ловил медуз и червей на глубине около 2000 м (6562 фута) с помощью специального устройства.
  • 1843: Тем не менее, Эдвард Форбс утверждал, что разнообразие жизни в глубоком море невелико и уменьшается с увеличением глубины. Он заявил, что не может быть жизни в водах глубже 550 м (1804 фута), согласно так называемой теории Абиссуса .
  • 1850: Около Лофотене , Майкл Загз нашел богатое разнообразие глубоководных фауны на глубине 800 м (2625 футов), тем самым опровергая теорию Abyssus. [13]
  • 1872–1876: Первое систематическое глубоководное исследование было проведено экспедицией « Челленджер» на борту корабля «  Челленджер» под руководством Чарльза Вивилла Томсона . Эта экспедиция показала, что в глубоком море обитает разнообразная специализированная биота.
  • 1890–1898: Первая австро-венгерская глубоководная экспедиция на корабле SMS  Pola под руководством Франца Штайндахнера в восточном Средиземном море и Красном море .
  • 1898–1899: Первая немецкая глубоководная экспедиция на корабле « Вальдивия» под руководством Карла Чуна ; нашел много новых видов с глубин более 4000 м (13 123 фута) в южной части Атлантического океана .
  • 1930: Уильям Биби и Отис Бартон были первыми людьми, которые достигли Глубокого моря, ныряя в так называемую батисферу , сделанную из стали. Они достигли глубины 435 м (1427 футов), где заметили медуз и креветок .
  • 1934: Батисфера достигла глубины 923 м (3028 футов).
  • 1948: Отис Бартон установил новый рекорд, достигнув глубины 1370 м (4495 футов).
  • 1960: Жак Пиккар и Дон Уолш достигли дна впадины Челленджера в Марианской впадине , спустившись на глубину 10 740 м (35 236 футов) на своем глубоководном судне « Триест» , где они наблюдали за рыбой и другими глубоководными организмами.
  • 2012: Судно Deepsea Challenger , пилотируемое Джеймсом Кэмероном , завершило второй пилотируемый рейс и первую одиночную миссию на дно Глубины Челленджера .
  • 2018: Компания DSV Limiting Factor , пилотируемая Виктором Весково , завершила первую миссию в самой глубокой точке Атлантического океана, совершив погружение на глубину 8 375 м (27 477 футов) под поверхностью океана к основанию желоба Пуэрто-Рико . [14]
  • 2020: Кэтрин Салливан и Ванесса О'Брайен завершили свои миссии, став первыми женщинами, достигшими дна Бездны Челленджера на высоте 10925 м (35 843 фута) [15]

Океанографическое оборудование [4] [ править ]

Аппарат для глубоководных исследований, 1910 год.

Зондовый груз, один из первых инструментов, использованных для исследования морского дна, был спроектирован как труба на основании, которая продавливала морское дно, когда он ударялся о дно океана. Британский исследователь сэр Джеймс Кларк Росс полностью использовал этот инструмент, чтобы достичь глубины 3700 м (12 139 футов) в 1840 году. [4] [16]

Гиря для зондирования, использовавшаяся на HMS  Challenger, была немного более совершенной «машиной для зондирования Бэйли». Британские исследователи использовали проводное зондирование для исследования морских глубин и собрали сотни биологических образцов из всех океанов, кроме Арктического . На HMS Challenger также использовались земснаряды и совки, подвешенные на тросах, с помощью которых можно было брать пробы донных отложений и биологические образцы морского дна. [4]

Более продвинутая версия зондирующего груза - это гравитационный пробоотборник. Гравитационный пробоотборник позволяет исследователям отбирать образцы и изучать слои донных отложений на дне океанов. Пробоотборник состоит из трубы с открытым концом и свинцового груза и спускового механизма, который освобождает пробоотборник от подвесного троса, когда пробоотборник опускается на морское дно и небольшой груз касается земли. Пробоотборник падает на морское дно и проникает в него на глубину до 10 м (33 фута). Поднимая пробоотборник, извлекается длинный цилиндрический образец, в котором сохраняется структура слоев донных отложений. Извлечение кернов отложений позволяет ученым увидеть наличие или отсутствие определенных окаменелостей в иле, которые могут указывать на климатические особенности временами в прошлом, например, во время ледниковых периодов.Образцы более глубоких слоев могут быть получены с помощью пробоотборника, установленного в сверле. Буровое судноJOIDES Resolution имеет оборудование для извлечения керна с глубины до 1500 м (4921 фут) ниже дна океана. (См. Программу морского бурения ) [17] [18]

Эхо звучащих инструментов также широко используются для определения глубины морского дна после Второй мировой войны . Этот инструмент используется в первую очередь для определения глубины воды с помощью акустического эха. Звуковой импульс, посылаемый с корабля, отражается от морского дна обратно к кораблю, причем интервал времени между передачей и приемом пропорционален глубине воды. Постоянно регистрируя промежутки времени между исходящими и возвращаемыми сигналами на бумажной ленте, можно получить непрерывную карту морского дна . Таким образом была нанесена на карту большая часть дна океана. [19]

Кроме того, телекамеры с высоким разрешением, термометры , измерители давления и сейсмографы - другие известные инструменты для глубоководных исследований, изобретенные технологическим прогрессом. Эти инструменты либо спускаются на морское дно с помощью длинных тросов, либо непосредственно прикрепляются к подводным буям . Глубоководные течения можно изучать с помощью поплавков, оснащенных ультразвуковым звуковым устройством, так что их движения можно отслеживать с борта исследовательского судна. Сами такие суда оснащены современными навигационными приборами, такими как спутниковые навигационные системы и системы глобального позиционирования, которые удерживают судно в рабочем положении относительно гидролокатора на дне океана. [4]

Океанографические подводные аппараты [ править ]

Из-за высокого давления глубина, на которую дайвер может спуститься без специального снаряжения, ограничена. Самый глубокий зарегистрированный спуск, сделанный водолазом, составляет 127 м (417 футов). [3] Революционные новые гидрокостюмы, такие как « костюм JIM », позволяют дайверам достигать глубины примерно до 600 м (1969 футов). [20] В некоторых дополнительных костюмах есть двигатели, которые могут поднять дайвера в разные места под водой. [21]

Чтобы исследовать еще более глубокие глубины, исследователи морских глубин должны полагаться на специально сконструированные стальные камеры для их защиты. Американский исследователь Уильям Биб , также естествоиспытатель из Колумбийского университета в Нью-Йорке, работая с другим инженером Отисом Бартоном из Гарвардского университета , разработал первую практическую батисферу для наблюдения за морскими видами на глубинах, недоступных для дайвера. [22] [23]В 1930 году Биб и Бартон достигли глубины 435 м (1427 футов), а в 1934 году - 923 м (3028 футов). Потенциальная опасность заключалась в том, что в случае обрыва кабеля люди не могли вернуться на поверхность. Во время погружения Биб выглянул из иллюминатора и сообщил о своих наблюдениях по телефону Бартону, который находился на поверхности. [16] [24]

В 1948 году швейцарский физик Огюст Пикар испытал изобретенное им судно для более глубокого погружения под названием батискаф - судоходное глубоководное судно с заполненным бензином поплавком и подвесной камерой или гондолой из сферической стали. [22] Во время экспериментального погружения на островах Зеленого Мыса его батискаф успешно выдержал давление на него на высоте 1402 м (4600 футов), но его тело было серьезно повреждено сильными волнами после погружения. В 1954 году с этим батискафом Пиккар достиг глубины 4000 м (13 123 фута). [22] В 1953 году его сын Жак Пикар присоединился к постройке нового улучшенного батискафа « Триест» , который во время полевых испытаний нырнул на глубину 3139 м (10299 футов).[22] ВМС США приобрели Триест в 1958 году и оснастили его с новой кабинойчтобы позволить ему достичь глубоких океанических окопов. [7] В 1960 году Жак Пиккар и лейтенант ВМС США Дональд Уолш спустились в Триесте к самой глубокой известной точке на Земле - Челленджер-Глубине в Марианской впадине , успешно совершив самое глубокое погружение в истории: 10915 м (35 810 футов). [7]

В настоящее время во всем мире используется все большее количество занятых подводных аппаратов. Например, американская DSV  Alvin , эксплуатируемая Океанографическим институтом Вудс-Хоул , представляет собой подводную лодку с тремя людьми, которая может погружаться на глубину около 3600 м (11811 футов) и оснащена механическим манипулятором для сбора донных проб. Управляемый Океанографическим институтом Вудс-Хоул , Alvin предназначен для перевозки экипажа из трех человек на глубину 4000 м (13 123 фута). Подводная лодка оснащена фонарями, камерами, компьютерами и высокоманевренным роботизированным оружием для сбора образцов в темноте океанских глубин. [25] [26] Элвинсовершил свое первое тестовое погружение в 1964 году и совершил более 3000 погружений на среднюю глубину 1829 м (6001 фут). Элвин также принимал участие в большом количестве исследовательских проектов, таких как один, в котором гигантские трубчатые черви были обнаружены на дне Тихого океана недалеко от Галапагосских островов . [26]

Беспилотные подводные аппараты [ править ]

Воспроизвести медиа
Описание работы и использования автономных спускаемых аппаратов в глубоководных исследованиях.

Один из первых беспилотных глубоководных аппаратов был разработан Калифорнийским университетом при гранте Фонда Аллана Хэнкока в начале 1950-х годов для разработки более экономичного метода фотосъемки миль под водой с помощью беспилотного стального высокого давления 3000 фунтов ( 1361 кг) сфера, называемая бентографом, содержала камеру и стробоскоп. Первоначальный бентограф, построенный USC, очень успешно снимал серию подводных фотографий, пока он не застрял между камнями и его уже нельзя было извлечь. [27]

Дистанционно управляемые аппараты (ROV) также все чаще используются в подводных исследованиях. Эти подводные аппараты управляются с помощью кабеля, который соединяется с надводным кораблем, и могут достигать глубины до 6000 м (19 685 футов). Новые разработки в области робототехники также привели к созданию АНПА или автономных подводных аппаратов . Подводные лодки-роботы запрограммированы заранее и не получают никаких команд с поверхности. Гибридный ROV (HROV) сочетает в себе функции как ROV, так и AUV, работая независимо или с помощью кабеля. [28] [29] Арго был нанят в 1985 году, чтобы найти место крушения RMS  Titanic ; меньший « Джейсон» также использовался для исследования места кораблекрушения. [29]

Научные результаты [ править ]

В 1974 году Элвин (управляемый Океанографическим институтом Вудс-Хоул и Исследовательским центром Deep Sea Place), французский батискаф Archimède и французская водолазная тарелка CYANA при поддержке кораблей поддержки и Glomar Challenger исследовали великую рифтовую долину Срединного побережья. Атлантический хребет , к юго-западу от Азорских островов . Было сделано около 5200 фотографий региона, и образцы относительно молодой затвердевшей магмы были обнаружены по обе стороны от центральной трещины рифтовой долины, что является дополнительным доказательством того, что морское дно расширяется в этом месте со скоростью около 2,5 см (1,0 дюйма). ) в год (см. тектоника плит,). [30]

В серии погружений, проведенных в период с 1979 по 1980 год в Галапагосский рифт у берегов Эквадора , французские, итальянские, мексиканские и американские ученые обнаружили жерла высотой почти 9 м (30 футов) и диаметром около 3,7 м (12 футов). , выпуск смеси горячей воды (до 300 ° C, 572 ° F) и растворенных металлов в темные дымоподобные шлейфы (см. гидротермальное отверстие ). Эти горячие источники играют важную роль в формировании месторождений, обогащенных медью , никелем , кадмием , хромом и ураном . [30] [31]

Deep Sea Mining [ править ]

Deep Sea Exploration приобрела новый импульс благодаря растущему интересу к богатым минеральным ресурсам , расположенным на глубинах дна океана , впервые обнаруженным во время исследовательского рейса Challenger в 1873 году. Растущий интерес государств-членов Международного органа по морскому дну , в том числе Канада , Япония , Корея и Великобритания заключили 18 контрактов на разведку в зоне разлома Кларион Клиппертон в Тихом океане . [32] Результатом разведки и сопутствующих исследований является открытие новыхморские виды, а также микроскопические микробы, которые могут иметь значение для современной медицины . [33] Частные компании также проявили интерес к этим ресурсам. Различные подрядчики в сотрудничестве с академическими учреждениями приобрели 115 591 км2 батиметрических данных с высоким разрешением , 10 450 сохраненных биологических образцов для изучения и 3 153 линейных км изображений морского дна, помогающих глубже понять дно океана и его экосистему . [34]

См. Также [ править ]

  • Перепись морской жизни
  • НЕПТУН

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Deep Sea Exploration. "World of Earth Science. Ed. K. Lee Lerner and Brenda Wilmoth Lerner. Gale Cengage, 2003. eNotes.com. 2006. 7 декабря 2009 г. < http://www.enotes.com/" наука о земле / глубоководные исследования >
  2. ^ «Жизнь на дне океана» . BBC Earth . Проверено 22 июня 2020 .
  3. ^ a b c «Краткая история» . Ceoe.udel.edu. Архивировано из оригинала на 2010-10-05 . Проверено 17 сентября 2010 .
  4. ^ a b c d e [1] Архивировано 1 мая 2009 года в Wayback Machine.
  5. ^ «ГЛУБОКОМОРСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (2009)» . History.com. Архивировано из оригинала 9 февраля 2010 года . Проверено 8 декабря 2009 года .
  6. ^ «Подводные исследования - океанография» . jrank.org .
  7. ^ a b c «Жак Пикар: океанограф и пионер глубоководных исследований - некрологи, новости» . Независимый . Лондон. 2008-11-05 . Проверено 17 сентября 2010 .
  8. ^ Тан, Кер (25 марта 2012 г.). «Джеймс Кэмерон завершил рекордное погружение в Марианской впадине» . Национальное географическое общество . Проверено 25 марта 2012 года .
  9. ^ Броуд, Уильям Дж. (25 марта 2012 г.). «Режиссер подводных плаваний на дно моря» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 марта 2012 года .
  10. ↑ AP Staff (25 марта 2012 г.). «Джеймс Кэмерон достиг самой глубокой точки на Земле» . NBC News . Проверено 25 марта 2012 года .
  11. ^ Броуд, Уильям Дж. (8 марта 2012 г.). «Майлз под Тихим океаном, режиссер возьмется за свой самый рискованный проект» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 марта 2012 года .
  12. ^ Персонал (7 марта 2012 г.). "ВЫЗОВ ГЛУБИНЫ - Экспедиция исследователя Джеймса Кэмерона National Geographic" . Национальное географическое общество . Архивировано из оригинального 25 июня 2014 года . Проверено 8 марта 2012 года .
  13. ^ Людвиг Дармстаедтер (Hrsg.): Handbuch цур Geschichte дер Naturwissenschaften унд дер Technik , Springer, Berlin 1908, С. 521
  14. ^ Нейт, Руперт (2018-12-22). «Торговец с Уолл-стрит достигает дна Атлантического океана в попытке покорить пять океанов» . Хранитель . ISSN 0261-3077 . Проверено 2 июня 2019 . 
  15. ^ Столкновение, Джим. «Путешествие на дно Земли» . Forbes . Проверено 9 июля 2020 .
  16. ^ a b Глубоководные исследования: последний рубеж Земли Была задействована только часть потенциала Мирового океана, но ясно, что изучение и улучшение нашего понимания океана и его влияния на глобальные события являются одними из наших самых важных вызовов сегодня Журнальная статья Стивена Л. Бэрда; Учитель технологий, Vol. 65, 2005.
  17. ^ «Глубоководные исследования: последний рубеж Земли: только часть потенциала океанов была задействована, но ясно, что изучение и улучшение нашего понимания океана и его влияния на глобальные события являются одними из наших самых важных задач сегодня. . | Бизнес-новости Голиафа " . Goliath.ecnext.com. Архивировано из оригинала на 2014-01-08 . Проверено 17 сентября 2010 .
  18. ^ "WHOI: Инструменты: гравитационный Corer" . Whoi.edu . Проверено 17 сентября 2010 .
  19. ^ "эхолот: определение от" . Answers.com . Проверено 17 сентября 2010 .
  20. ^ Управление коммуникаций и маркетинга (2004-10-30). «Глубины открытий» . Expeditions.udel.edu. Архивировано из оригинала на 2010-11-08 . Проверено 17 сентября 2010 .
  21. ↑ [2] Архивировано 17 апреля 2009 года в Wayback Machine.
  22. ^ a b c d «Подводные исследования - история, океанография, приборы, инструменты и методы дайвинга, глубоководные подводные суда, ключевые результаты подводных исследований - пионеры глубоководных исследований» . Science.jrank.org. 1960-01-23 . Проверено 17 сентября 2010 .
  23. ^ «Батисфера - Воздух, Море, Исследования, Дайвинг, Колокол и Ученые» . Science.jrank.org. 1930-06-06 . Проверено 17 сентября 2010 .
  24. ^ "Deep Sea Explore" (PDF) . Productivitydevelopment.com . Дата обращения 15 мая 2015 .
  25. ^ "Человек, занимаемый транспортным средством Элвин: Океанографическое учреждение Вудс-Хоул" . Whoi.edu . Проверено 17 сентября 2010 .
  26. ^ a b TechTalk. «Глубоководные исследования и морские науки на борту Alvin et al - 11/04» . Sciencebase.com . Проверено 17 сентября 2010 .
  27. ^ "Глубоководные фотографы". Popular Mechanics , январь 1953 г., стр. 105.
  28. ↑ Команда портала океана (24 июля 2012 г.). «Глубокое море» . Смитсоновский океанский портал . Архивировано из оригинального 30 марта 2010 года . Проверено 1 октября 2010 года .
  29. ^ а б "Роберт Баллард: подводные исследователи" . EnchantedLearning.com . Проверено 17 сентября 2010 .
  30. ^ a b [3] Архивировано 8 февраля 2010 года в Wayback Machine.
  31. ^ «Глубоководные исследования: подводные вулканы и гидротермальные источники» . Floridasmart.com. Архивировано из оригинала на 2011-02-15 . Проверено 17 сентября 2010 .
  32. ^ Международный орган по морскому дну. «Контракты на разведку | Международное агентство по морскому дну» . isa.org.jm . Международный орган по морскому дну . Проверено 4 февраля 2021 года .
  33. ^ МОСКВИЧ, Katia (2 декабря 2018). «Глубоководная добыча полезных ископаемых может спасти человечество от катастрофы, связанной с изменением климата. Но какой ценой?» . Проводная Великобритания . Проводная Великобритания . Проверено 4 февраля 2021 года .
  34. ↑ DG Metals (7 апреля 2020 г.). «DeepGreen приобретает третий контрактный участок морского дна для разведки полиметаллических конкреций» . DeepGreen . DeepGreen . Проверено 4 февраля 2021 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • National Geographic DeepSea Challenge
  • Видео TED-Education - Тайны и чудеса глубинного океана .
  • Смитсоновский океанский портал по исследованию глубокого океана