Рабочая лошадка океанского бурения, возможно, совершила свой последний рейс – вот почему ученые не хотят, чтобы резолюция Джойдеса была законсервирована

Мое любимое место в мире не является фиксированным.Его Резолюция ДЖОИДЕС, научно-исследовательское судно, финансируемое международным сообществом, которое провело свой срок службы в постоянном движении, от глубокой Антарктики до высоко в Арктике.

С 1985 года научные экспедиции этой единственной в своем роде океанской лаборатории пробурили 230 миль (370 километров) керны отложений и горных пород – длинные цилиндрические образцы, открывающие уникальный вид на дно океана.Ядра происходят из тысячи разных мест, что позволяет ученым из многих университетов по всему миру исследовать изменения внутри Земли.

Они также предоставляют окно в историю нашей планеты.На дне океана хранится геологическая библиотека, документирующая миллионы лет изменения и эволюции климата.

К сожалению, резолюция JOIDES, также известная как JR, возможно, вышла в свет в последний раз.В августе2 декабря 2024 года он пришвартовался в Амстердаме, и не было четкого способа сбора 72 миллионов долларов США в год, необходимых для эксплуатации судна.Большая часть этого финансирования поступает из США.Национальный научный фонд, который в 2023 году объявил, что не будет финансировать JR после 2024 года поскольку взносы международных партнеров не успевали за растущими расходами.Экипажи приступили к работе снятие научного оборудования с корабля.

Национальный научный фонд заявляет, что будет поддерживать текущие исследования с использованием существующих образцов керна и работать с учеными над планированием будущего научного бурения в океане.Но для меня и многих других ученых стоимость эксплуатации JR меркнет по сравнению с ущербом, нанесенным одним сильным землетрясением, таким как землетрясение Тохуку-Оки в Японии в 2011 году. оценивается в $220 млрд. - или триллионы долларов ущерба, причиненного изменением климата.Исследования океана помогают ученым понять подобные события, чтобы общество могло планировать будущее.

Плавучая лаборатория

Ни одно другое судно не обладает такими возможностями, как JR.Корабль Длина 469 футов (143 метра) – На 50% длиннее футбольного поля.Он имеет более 5 миль (8 километров) бурильных труб который соединяет корабль с морским дном и слоями под ним, позволяя поднимать образцы керна из-под воды на корабль.

JR система динамического позиционирования позволяет ему оставаться зафиксированным точно в одном месте в течение нескольких дней или недель.Такой возможностью обладают только два других корабля в мире: Чикю, более крупное судно, эксплуатируемое Японией в японских водах, и новое китайское буровое судно под названием Мэнсян.

Я провел восемь двухмесячных экспедиций по «Резолюции Джойдеса», в основном в высоких широтах вблизи полюсов, исследуя климат прошлого.В каждом рейсе участвовало около 60 ученых и техников и 65 членов экипажа.После того, как судно покинуло порт, операции продолжались 24 часа в сутки, каждый день.Мы все работали по 12 часов в смену.

Эти путешествия могли быть изнурительными.Однако обычно волнение новых и часто неожиданных открытий и дух товарищества с другими участниками ускоряли время.

Результаты экспедиций JR

Еще в 1960-х годах геологи начали понимать, что континенты и океаны Земли не статичны.Скорее, они являются частью движущиеся пластины в земной коре и верхней мантии.Движение плит, особенно там, где они сталкиваются друг с другом, вызывает землетрясения и извержения вулканов.

Керны морских отложений могут проникнуть на милю или больше в земную кору.Они предоставляют единственную возможность исследовать непрерывные изменения во взаимодействии тектонических плит, изучать климат и морскую эволюцию, а также исследовать пределы земной жизни.Вот четыре области, где начали проявляться детали этих процессов:

Создание тектонических плит

Океаническая кора является принципиально разные из земной коры, лежащей под континентами.Когда я впервые узнал об этом в 1970-х годах, модель его формирования и структуры была простой:

– Лава поднялась из магматических камер под цепями вулканов на морском дне, известных как океанские хребты.

– Он вылился на морское дно, образовав темную, часто стеклянную вулканическую породу, называемую базальтом.

– Внутри более глубокого, медленно остывающего магматического очага образовались кристаллические минералы, создавшие породы, по текстуре напоминающие гранит.

– За миллионы лет эта новая кора отошла от хребтов, становясь прохладнее и плотнее.

Но керны, полученные в соответствии с Резолюцией JOIDES, наряду с исследованиями с использованием подводные роботы, называемые субмаринами, показал, что эта точка зрения была неточной.Например, они показали, что морская вода циркулирует по земной коре, меняя ее состав и химический состав самой морской воды.

Исследования керна также показали, что мантия Земли – фундамент, который, как считается, лежит глубоко под поверхностью – движется по гигантским, ранее неизвестным зонам разломов и простирается вверх. на поверхность океанской коры.Мантия может дать ключ к разгадке происхождения жизни.

Эти открытия изменили базовое представление учёных о том, как устроена наша планета.

Климатические записи в океанской коре

Меня особенно интересуют отложения, которые накапливаются на океанской коре.Эти отложения содержат крошечные микрофоссилии планктона, включая такие организмы, как диатомеи и кокколитофоры которые живут на поверхности океана или вблизи нее. Как они фотосинтезируют, они поглощают углекислый газ из атмосферы и производят половину всего кислорода, которым мы дышим.

Типы планктона различаются в зависимости от температуры и химического состава морской воды.Когда они умирают и падают на морское дно, они сохраняют превосходные данные о климате прошлого.Ученые используют их, чтобы понять как климат Земли нагревался и охлаждался в прошлом.

Еще один источник информации — отложения, выпадающие из тающих айсбергов.Ледники подхватывают камни, когда они текут по суше.Когда они достигают моря, части их откалываются и превращаются в айсберги.Лед тает, когда он подвергается воздействию более теплой океанской воды, и камни падают на морское дно.Эти отложения горных пород в отложениях представляют собой запись прошлых переходов между теплым и холодным климатом.

Уничтожение и переработка пластин

Большая часть Тихого океана и некоторые районы Атлантического океана лежат над зонами, называемыми сходящиеся границы, где тектонические плиты хрустят друг о друга.Этот процесс выталкивает часть океанской коры и осадков на Землю, где они тают и в конечном итоге перерабатываются в новую кору, часто в виде вулканов.

Гигантские разломы вдоль этих границ могут вызвать огромные землетрясения, такие как землетрясение 2011 года. Землетрясение Тохоку-Оки у восточного побережья Японии.Керны, взятые вблизи таких разломов, помогают ученым понять силы которые вызывают эти события.Они также создают отверстия, куда можно вставить инструменты для мониторинга будущих землетрясений.

Керны, извлеченные из конвергентных окраинных областей, также начали раскрывать, как создаются вулканы и как они модулируют долгосрочные изменения климата путем производство выбросов углекислого газа.

Границы земной жизни

В конце 1970-х годов в Тихом океане в зонах формирования океанской коры были обнаружены новые экзотические формы наземной жизни.На границах плит холодная морская вода просачивалась вниз через трещины в земной коре.Там он был разогрет горячей магмой и выброшен вверх через отверстия, которые ученые назвали гидротермальные источники.

Горячая вода содержала минералы, которые охлаждались при соприкосновении с холодной морской водой и затвердевали, образуя структуры, похожие на дымоходы, вокруг вентиляционных отверстий.Сотни форм жизни, включая микробы, мидии и трубчатые черви, колонизировали эти структуры, процветающий вблизи зон сильного давления и температуры до 248 градусов по Фаренгейту (120 по Цельсию).

Взятие керна JR впоследствии выявило другие формы жизни, которые выживают глубоко на дне океана, в условиях крайняя кислородная и энергетическая депривация.Ученые почти ничего не знают о разнообразии этих организмов или метаболических стратегиях, которые они используют, чтобы выжить в сложной среде обитания.Понимание того, как они процветают, может помочь в миссиях на другие планеты, такие как спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа. подземные океаны, которые могут поддерживать жизнь.

Что будет дальше с научным бурением в океане?

Национальный научный фонд имеет создал комитет рассмотреть, какими возможностями должно обладать новое буровое судно, и Конгресс может обеспечить финансирование дополнительных экспедиций JR в 2025 году.Учитывая, как много ученые до сих пор не знают об истории Земли и о проблемах, с которыми сталкивается человечество при адаптации к изменению климата, я и мои коллеги надеемся, что «Резолюция Джойдеса» все еще сможет снова отправиться в плавание, и что новый корабль в конечном итоге возьмет на себя свою миссию.