Das Arbeitspferd der Ozeanbohrungen hat möglicherweise seine letzte Reise hinter sich – aus diesem Grund möchten Wissenschaftler nicht, dass die JOIDES-Resolution eingemottet wird

Mein Lieblingsort auf der Welt ist kein fester Ort.Es ist die JOIDES-Resolution, ein international finanziertes Forschungsschiff, das sein ganzes Leben lang ständig unterwegs war, von tief in der Antarktis bis hoch in die Arktis.

Seit 1985 haben wissenschaftliche Expeditionen in diesem einzigartigen Hochseelabor 230 Meilen (370 Kilometer) gebohrt Sediment- und Gesteinskerne – lange zylindrische Proben, die einen einzigartigen Blick auf den Meeresboden bieten.Die Kerne stammen von tausend verschiedenen Standorten und ermöglichen es Wissenschaftlern vieler Universitäten auf der ganzen Welt, Veränderungen im Inneren der Erde zu erforschen.

Sie bieten auch ein Fenster in die Geschichte unseres Planeten.Der Meeresboden bewahrt eine geologische Bibliothek, die Millionen von Jahren des Klimawandels und der Evolution dokumentiert.

Leider ist die JOIDES-Resolution, auch bekannt als JR, möglicherweise zum letzten Mal verabschiedet worden.Am Aug.Am 2. Februar 2024 legte es in Amsterdam an, und es gab keinen klaren Weg, die 72 Millionen US-Dollar pro Jahr aufzubringen, die für den Betrieb des Schiffes erforderlich sind.Der Großteil dieser Mittel kommt aus den USA.National Science Foundation, die dies im Jahr 2023 bekannt gab würde die JR nicht über 2024 hinaus finanzieren weil die Beiträge internationaler Partner nicht mit den steigenden Kosten Schritt hielten.Die Besatzungen haben begonnen Entfernen wissenschaftlicher Ausrüstung vom Schiff.

Die National Science Foundation sagt, sie werde die laufende Forschung unter Verwendung vorhandener Kernproben unterstützen und mit Wissenschaftlern zusammenarbeiten, um die Zukunft der wissenschaftlichen Meeresbohrungen zu planen.Aber für mich und viele andere Wissenschaftler verblassen die Kosten für den Betrieb des JR im Vergleich zu den Schäden, die durch ein einzelnes großes Erdbeben verursacht werden – wie etwa das Tohuku-Oki-Beben in Japan 2011. auf 220 Milliarden US-Dollar geschätzt – oder die Billionen Dollar an Schäden, die durch den Klimawandel entstehen.Die Meereskernforschung hilft Wissenschaftlern, Ereignisse wie diese zu verstehen, damit Gesellschaften für die Zukunft planen können.

Ein schwimmendes Labor

Kein anderes Schiff verfügt über die Fähigkeiten der JR.Das Schiff ist 469 Fuß (143 Meter) lang – 50 % länger als ein Fußballfeld.Es hat mehr als 5 Meilen (8 Kilometer) Bohrgestänge Es verbindet das Schiff mit dem Meeresboden und den darunter liegenden Schichten und ermöglicht so die Beförderung von Kernproben aus dem Unterwasser zum Schiff.

Die JRs dynamisches Positionierungssystem ermöglicht es, dass es tage- oder wochenlang genau an einem Ort bleibt.Nur zwei andere Schiffe auf der Welt verfügen über diese Fähigkeit: der Chikyu, ein größeres Schiff, das von Japan in japanischen Gewässern betrieben wird, und ein neues chinesisches Bohrschiff namens der Mengxiang.

Ich habe acht zweimonatige Expeditionen mit der JOIDES Resolution verbracht, hauptsächlich in hohen Breiten in der Nähe der Pole, um vergangene Klimazonen zu erforschen.An jeder Reise waren etwa 60 Wissenschaftler und Techniker sowie 65 Besatzungsmitglieder beteiligt.Sobald das Schiff den Hafen verließ, lief der Betrieb jeden Tag rund um die Uhr.Wir arbeiteten alle in 12-Stunden-Schichten.

Diese Reisen könnten anstrengend sein.Normalerweise ließen die Aufregung über neue und oft unerwartete Entdeckungen und die Kameradschaft mit den anderen Teilnehmern die Zeit jedoch wie im Flug vergehen.

Erkenntnisse aus JR-Expeditionen

Bereits in den 1960er Jahren begannen Geologen zu verstehen, dass die Kontinente und Ozeane der Erde nicht statisch sind.Sie sind vielmehr Teil davon bewegliche Platten innerhalb der Erdkruste und des oberen Erdmantels.Die Bewegung der Platten, insbesondere dort, wo sie miteinander kollidieren, führt zu Erdbeben und Vulkanen.

Meeressedimentkerne können eine Meile oder mehr durchdringen in die Erdkruste.Sie bieten die einzige Möglichkeit, kontinuierliche Veränderungen in den Wechselwirkungen tektonischer Platten zu untersuchen, das Klima und die Meeresentwicklung zu untersuchen und die Grenzen des Lebens auf der Erde zu erkunden.Hier sind vier Bereiche, in denen die Details dieser Prozesse allmählich ans Licht kommen:

Entstehung tektonischer Platten

Ozeanische Kruste Ist grundsätzlich anders aus der Kruste, die unter den Kontinenten liegt.Als ich in den 1970er Jahren zum ersten Mal davon erfuhr, war das Modell für seine Entstehung und Struktur einfach:

– Lava stieg aus Magmakammern unter Ketten von Meeresbodenvulkanen auf, die als Ozeankämme bekannt sind.

– Es ergoss sich auf den Meeresboden und bildete ein dunkles, oft glasiges Vulkangestein namens Basalt.

– In der tieferen, langsam abkühlenden Magmakammer bildeten sich kristalline Mineralien, wodurch Gesteine ​​mit einer granitähnlichen Textur entstanden.

– Im Laufe von Millionen von Jahren entfernte sich diese neue Kruste von den Bergrücken und wurde kühler und dichter.

Aber durch die JOIDES-Resolution abgerufene Kerne sowie Studien mit Unterwasserroboter, sogenannte Tauchboote, zeigte, dass diese Ansicht unzutreffend war.Sie zeigten beispielsweise, dass Meerwasser durch die Kruste zirkuliert, ihre Zusammensetzung verändert und die Chemie des Meerwassers selbst.

Kernstudien zeigten auch, dass sich der Erdmantel – ein Fundament, von dem angenommen wird, dass es tief unter der Oberfläche liegt – auf riesigen, bisher unbekannten Verwerfungszonen bewegt und sich nach oben ausdehnt an die Oberfläche der Ozeankruste.Der Mantel kann Hinweise auf den Ursprung des Lebens geben.

Diese Erkenntnisse veränderten das grundlegende Verständnis der Wissenschaftler über die Struktur unseres Planeten.

Klimaaufzeichnungen in der Ozeankruste

Mein besonderes Interesse gilt den Sedimenten, die sich auf der Meereskruste ansammeln.Diese Ablagerungen enthalten winzige Plankton-Mikrofossilien, darunter Organismen wie Kieselalgen und Coccolithophoren die auf oder nahe der Meeresoberfläche leben. Während sie Photosynthese betreiben, Sie absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre und produzieren die Hälfte des gesamten Sauerstoffs, den wir atmen.

Die Planktonarten variieren je nach Temperatur und Chemie des Meerwassers.Wenn sie sterben und auf den Meeresboden fallen, bewahren sie ein hervorragendes Zeugnis vergangener Klimazonen.Wissenschaftler nutzen sie, um zu verstehen wie sich das Klima der Erde in der Vergangenheit erwärmt und abgekühlt hat.

Eine weitere Informationsquelle sind Sedimente, die aus schmelzenden Eisbergen fallen.Gletscher nehmen Steine ​​auf, wenn sie über Land fließen.Wenn sie das Meer erreichen, brechen Teile von ihnen ab und werden zu Eisbergen.Das Eis schmilzt, wenn es wärmerem Meerwasser ausgesetzt wird, und die Steine ​​fallen auf den Meeresboden.Diese Gesteinsablagerungen in Sedimenten sind Aufzeichnungen vergangener Übergänge zwischen warmen und kalten Klimazonen.

Zerstörung und Recycling von Platten

Der größte Teil des Pazifischen Ozeans und einige Regionen des Atlantischen Ozeans liegen über sogenannten Zonen konvergente Ränder, wo tektonische Platten gegeneinander knirschen.Dieser Prozess drückt einen Teil der Meereskruste und Sedimente in die Erde, wo sie schmelzen und schließlich zu neuer Kruste recycelt werden, oft in Form von Vulkanen.

Riesige Verwerfungen an diesen Rändern können gewaltige Erdbeben wie das Jahr 2011 auslösen Tohoku-Oki-Erdbeben vor der Ostküste Japans.Kerne, die in der Nähe solcher Verwerfungen entnommen wurden, helfen Wissenschaftlern die Kräfte verstehen die diese Ereignisse verursachen.Sie schaffen auch Öffnungen, in die Instrumente eingeführt werden können, um zukünftige Erdbeben zu überwachen.

Bohrkerne, die aus konvergenten Randgebieten geborgen wurden, haben auch begonnen, Aufschluss darüber zu geben, wie Vulkane entstehen und wie sie den langfristigen Klimawandel beeinflussen Kohlendioxidemissionen verursachen.

Die Grenzen des irdischen Lebens

In den späten 1970er Jahren wurden im Pazifischen Ozean in Zonen, in denen sich Meereskruste bildete, exotische neue Formen terrestrischen Lebens entdeckt.An den Plattengrenzen sickerte kaltes Meerwasser durch Risse in der Kruste nach unten.Dort wurde es durch heißes Magma erneut erhitzt und durch von Wissenschaftlern benannte Öffnungen nach oben geschleudert hydrothermale Quellen.

Das heiße Wasser enthielt Mineralien, die sich abkühlten, als sie mit kaltem Meerwasser in Berührung kamen, und sich zu kaminartigen Strukturen rund um die Entlüftungsöffnungen verfestigten.Hunderte von Lebensformen, darunter Mikroben, Muscheln und Röhrenwürmer, besiedelten diese Strukturen, gedeiht in der Nähe von Zonen mit starkem Druck und Temperaturen von bis zu 120 Grad Celsius.

JR-Kernbohrungen haben anschließend andere Lebensformen entdeckt, die tief im Unterboden des Ozeans unter Bedingungen überleben extremer Sauerstoff- und Energiemangel.Wissenschaftler wissen fast nichts über die Vielfalt dieser Organismen oder die Stoffwechselstrategien, mit denen sie in ihrer anspruchsvollen Umgebung überleben.Zu verstehen, wie sie gedeihen, könnte Missionen zu anderen Planeten, wie dem Saturnmond Enceladus und dem Jupitermond Europa, unterstützen unterirdische Ozeane, die Leben beherbergen könnten.

Wie geht es mit wissenschaftlichen Meeresbohrungen weiter?

Die National Science Foundation hat ein Komitee gegründet zu überlegen, welche Fähigkeiten ein neues Bohrschiff haben sollte, und der Kongress könnte dies tun Bereitstellung von Mitteln für zusätzliche JR-Expeditionen im Jahr 2025.Angesichts der Tatsache, dass Wissenschaftler immer noch nichts über die Erdgeschichte wissen und vor welchen Herausforderungen die Menschheit bei der Anpassung an den Klimawandel steht, hoffen ich und meine Kollegen, dass die JOIDES-Resolution noch weiterfahren kann und dass irgendwann ein neues Schiff seine Mission aufnimmt.