Μια εκστρατεία υπό την ηγεσία της Χιλής, για να εξερευνήσει την όχθη του ωκεανού από την ίδια της την ακτή, κατάφερε να ξεκινήσει και να ανακτήσει ένα βενθικό χωματερή με τίτλο DOV Audacia (Audacity), τρεις φορές μεγαλύτερο από 8.000 μέτρα, το τελευταίο σε βάθος ρεκόρ 8.081 μέτρων βάθος. Χρησιμοποιώντας μια τράτα με δύναμη, η αποστολή συγκέντρωσε επίσης πλαγκτόν σε βάθος ρεκόρ 5.000 μέτρων. Η εκστρατεία Atacamex 2018 αποτελεί ένα ορόσημο για τη θαλάσσια επιστήμη στη Χιλή, καθώς οι ερευνητές ασκούν σημαντικό έργο στην εξερεύνηση και έρευνα βαθέων υδάτων.
Η ζώνη hadal είναι η βαθύτερη περιοχή του ωκεανού, από 6.000 έως 11.000 μέτρα κάτω από τη στάθμη της θάλασσας. Η πρόσβασή τους και η μελέτη τους είναι εξαιρετικά δύσκολη λόγω των μεγάλων πιέσεων και των μεγάλων δυσκολιών στην επίτευξη αυτών των βάθους. Για τους λόγους αυτούς, όχι για έλλειψη ενδιαφέροντος, ο τομέας αυτός παρέμεινε πρακτικά ανεξερεύνητος. Η ζώνη hadal περιλαμβάνει περισσότερα από ένα κομμάτι χαρακωμάτων, πολλά από τα οποία σχηματίζουν το ειρηνικό δαχτυλίδι της φωτιάς, όπου η Γη καταπίνει μέρος της κρούστας της λόγω της βύθισης μιας τεκτονικής πλάκας κάτω από μια άλλη, δημιουργώντας αλυσίδες νησιών και ορεινές περιοχές όπως οι Άνδεις . Οι τάφροι του ωκεανού μπορεί να εκραγούν απροσδόκητα σε έντονη σεισμική δραστηριότητα, προκαλώντας θλιβερό τρόμο και καταστροφικά τσουνάμι.
Κατά μήκος της δυτικής ακτής της Νότιας Αμερικής βρίσκεται το Trench του Περού-Χιλής (Atacama), το μεγαλύτερο από τον πλανήτη, με μέγιστο βάθος εκτιμώμενο από τον ήχο των 8.065 μέτρων, το οποίο το καθιστά το δέκατο βαθύτερο τάφρο στον κόσμο.
Την περασμένη 25 Ιανουαρίου - 2 Φεβρουαρίου 2018, στην εκστρατεία Atacamex 2018, οι ερευνητές της Χιλής από το Ινστιτούτο Μιλένο Ωκεανογραφίας (IMO-Χιλή), με επικεφαλής τον καθηγητή και διευθυντή του Ινστιτούτου Osvaldo Ulloa, πραγματοποίησαν τις πρώτες παρατηρήσεις και συγκέντρωσαν δείγματα από τα απόλυτα βαθύτερα βάθη , 8,081 μ. Στο Atacama Trench. Το χιλιανό επιστημονικό σκάφος Cabo de Hornos, το οποίο χειρίστηκε η χιλιανή Armada, ήταν το πλοίο υποστήριξης της επιφάνειας.
Η επίτευξη της ιστορικής εξερεύνησης απαιτούσε πρώτα την εύρεση ενός τρόπου διαφορετικού από το μαζικό βαρούλκο και το μακρύ σύρμα που κανονικά χρησιμοποιείται για να βυθίσει τα βάθη του hadal. Αντ 'αυτού, οι ερευνητές βασίστηκαν στον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός έτοιμου ελεύθερου οχήματος, ενός βενθικού οχήματος. Κατασκευασμένο από σύγχρονα υλικά, το high-tech και το συμπαγές αυτόνομο όχημα βαθιάς θάλασσας σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την Global Ocean Design (Σαν Ντιέγκο, Καλιφόρνια). Ο Δρ Ulloa ονόμασε την βενθική προσγείωση Audacia (Audacity), για να αναγνωρίσει την τόλμη και την αθωότητα που απαιτείται για να αμφισβητήσει ένα ανεξερεύνητο σύνορο. Η βενθική προσγείωση "Audacia" είναι 96 "/ 244 εκατοστά ύψος x 25" / 64 εκατοστά πλάτος (49 "/ 125 χιλιοστά πλάτος με τα πλευρικά μεταβλητά λοφίσματα) x 21" / 53 εκατοστά βάθος, με βάρος περίπου 400-lbs / 182 κιλά. Στο νερό, ο προσγειωτής κόπηκε για να επιπλέει σαν ένας ιστιοπυρός με 40 λίμπρες θετικής πλευστότητας. Μια αναλώσιμη άγκυρα βάρους 80-lbs / 36kg, πήρε το lander προς τα κάτω με ρυθμό περίπου 1m / sec. Η πλευρική μετατόπιση από ένα ρεύμα επιφάνειας δεν θα είχε πολύ μεγάλη επίδραση. Εάν ένα ρεύμα επιφανείας είχε πάχος 100m, το Lander θα έσπαζε μέσα σε 1min 40 sec. Η βενθική προσγείωση "Audacia" σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από τον Kevin Hardy, Global Ocean Design (Σαν Ντιέγκο, Καλιφόρνια), παγκόσμιος εμπειρογνώμονας στο σχεδιασμό και την κατασκευή δεξαμενών βαθέων υδάτων για εξερεύνηση. Χρησιμοποίησε στοιχεία από διάφορες διεθνείς εταιρείες.
Η βενθική προσγείωση έκανε τρεις καταδύσεις κατά τη διάρκεια της αποστολής Atacamex 2018, όλες σε βάθη άνω των 8.000 μέτρων. Μετά την απελευθέρωση άγκυρας, επέστρεψε στην επιφάνεια κοντά στο σημείο της ανάπτυξης.
Τα κύρια επιτεύγματα του "Audacia" στο Atacama Trench είναι:
Ο Βενθικός Lander
Η βενθική προσγείωση είναι ένα ελεύθερο όχημα που δεν έχει ελευθερωθεί, που σημαίνει ότι από τη στιγμή που είναι πέρα από την πλευρά, κάθε φυσική σύνδεση με το πλοίο έχει αποκοπεί. Η ικανότητα του επιβατηγού να μετακινηθεί προς τα κάτω και προς τα πίσω βασίζεται στην πυκνότητα ελέγχου σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη: αν το βυθό είναι βαρύτερο από το θαλασσινό νερό βυθίζεται, αν είναι ελαφρύτερο, επιπλέει. Μια αναλώσιμη άγκυρα παρέχει το αρνητικό βάρος στη βύθιση, η σταθερή επίπλευση παρέχει τη μετατόπιση για να επιπλεύσει στην επιφάνεια μόλις απελευθερωθεί η άγκυρα.
Οι βενθικές προσγείες είναι ο οικονομικότερος τρόπος για να φτάσετε στα μεσαία ή βενθικά σημεία. Μπορούν να φέρουν παγίδες, δειγματολήπτες και αισθητήρες. Μπορούν να ταξιδεύουν σε οποιοδήποτε βάθος και να παραμένουν για σύντομα χρονικά διαστήματα έως πολλά χρόνια. Τα Landers μπορούν να απελευθερωθούν με χρονομετρητές αντίστροφης μέτρησης, ακουστική εντολή, γαλβανικές απελευθερώσεις χρόνου (GTR) ή με ένα προγραμματισμένο ενεργοποιητή συμβάντων. Οι δραστηριότητες μπορούν να διεξάγονται σε μικρότερα σκάφη ναύλωσης από λιμάνια κοντά στον τόπο ενδιαφέροντος, απελευθερώνοντας τους ερευνητές από το σημαντικό κόστος και προγραμματισμό των ειδικών ωκεανογραφικών σκαφών. Ορισμένα είναι αρκετά μικρά για να αρθούν με το ένα χέρι από τον ωκεανό, αλλά αρκετά ισχυρά για να ταξιδέψουν στο βάθος οποιουδήποτε ωκεάνιου τάφρου. Οι επεκτεινόμενες χρήσεις περιλαμβάνουν την εξερεύνηση, την επιστήμη, την έρευνα και την περιβαλλοντική παρακολούθηση. Μπορούν να αναπτυχθούν μεμονωμένα ή σε μεγάλους αριθμούς για να ερευνήσουν μια μεγάλη περιοχή από ένα μικρό σκάφος. Μόλις αναπτυχθεί ο χώρος απογείωσης, είναι ελεύθερος από το πλοίο, ενώ ταυτόχρονα το πλοίο είναι ελεύθερο εάν το επιβατηγό. Τα Landers μπορούν να διαμορφωθούν έτσι ώστε να επικοινωνούν μεταξύ τους ή με πλατφόρμα επιφάνειας όπως πλατφόρμα πετρελαίου. Πολλές από τις ίδιες επιστήμες που προτείνονται χρησιμοποιώντας τα δίκτυα OOS καλωδιακής τηλεόρασης μπορούν να γίνουν με βενθικά οχήματα, με τον περιορισμό ότι τα δεδομένα δεν είναι διαθέσιμα 24/7. Οι συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για το ζευγάρωμα στο OOS μπορούν να πιστοποιούνται με τη χρήση επιβατών.
Η ανάπτυξη του DOV Audacia χρησιμοποίησε έναν γερανό, ετικέτες και μια γρήγορη απελευθέρωση. Κατά την επιστροφή στην επιφάνεια, ένα ζευγάρι Zodiacs τράβηξε το Lander στο πλοίο, Cabo de Hornos, όπου ένα σφεντόνα προσαρτήθηκε για να ανυψώσει το Lander πίσω στο σκάφος χρησιμοποιώντας το γερανός. Το Lander ήταν ασφαλισμένο σε κάθετο προσανατολισμό έτσι ώστε και οι δύο πλευρές του lander να ήταν προσβάσιμες για την αφαίρεση δειγμάτων και τη λήψη δεδομένων.
Ο προϋπολογισμός άντλησης γίνεται με τη χρήση πλαστικών πάνω από μέταλλο για το πλαίσιο και τα πλευρικά πλαίσια. Δύο 17 "βοριοπυριτικές γυάλινες σφαίρες (Nautilus Marine Service, Buxtehude, DE) παρέχουν τόσο επίπλευση όσο και περιβλήματα, και είναι ελαφρύτερα από το συντακτικό. Οι προσαρμογείς προσαρμογέων μέσω του κύτους και οι θυρίδες κενού / καθαρισμού στο γυαλί παρέχονται από το Global Ocean Design. Οι υποβρύχιοι σύνδεσμοι παρέχονται από την MacArtney / SubConn.
Ζεύγη σφαιρών 10 ", που έχουν ύψος 10 χιλιομέτρων, προστέθηκαν ένα σε κάθε πλευρά μέχρι το μέγιστο των 8, παρέχουν μεταβλητή πλευστότητα έως 72 λίβρες / 33 κιλά. Οι σφαίρες των 10 "μπορούν επίσης να παρέχουν βοηθητικές σφαίρες οργάνων για τους φιλοξενούμενους ερευνητές που επιθυμούν να" βρουν μια βόλτα "στο χιλιανό προσγείωση. Ένας δίσκος βάρους έρματος στον πυθμένα παρέχει βολική πρόσδεση των βαρών.
Ένα βάρος αγκύρωσης 40 κιλών τραβά το βενθικό προσγεύματα στο θαλασσό. Για να αυξηθεί, η άγκυρα απελευθερώνεται είτε από το σύστημα ακουστικών εντολών BART (EdgeTech, West Wareham, MA) είτε από ένα χρονομετρητή αντίστροφης μέτρησης (Global Ocean Design). Η πλακέτα EdgeTech BART που αναπτύχθηκε για αυτή την αποστολή διαθέτει 2 burnwires και τρεις επιπλέον εντολές, οι οποίες θα μπορούσαν επίσης να μετατραπούν σε burnwires.
Ο ραδιοφωνικός εντοπισμός (RDF) και οι φάροι ανάκτησης στροβοσκοπίου έγιναν από το Xeos (Dartmouth, NS, CAN). Αυτά λειτουργούσαν πολύ καλά. Ένας προσαρμοσμένος πίνακας GPS beacon (Global Ocean Design) και εσωτερικός στροβοσκόπιο LED, λειτούργησε καλά. Η κάλυψη του δορυφόρου στο νότιο ημισφαίριο επιβράδυνε τον ρυθμό προσδιορισμού της πραγματικής θέσης που μεταδόθηκε στο πλοίο.
Χιλιανοί ερευνητές ζήτησαν δίδυμους δειγματολήπτες ύδατος 30 λίτρων να συμπεριληφθούν στον επιθεωρητή τους για μικροβιακές μελέτες. Αυτά παρέχονται από την Ocean Test Equipment (Miami, FL).
Ο μικροσκοπικός αισθητήρας P / T "Duet" (RBR, Ottawa, ON, CAN) λειτούργησε πολύ καλά στο μέγιστο βάθος, παρέχοντας διασταύρωση στον κύριο αισθητήρα Sea-Bird, όπως ζήτησαν οι ψυχολόγοι της Chilan. Ένας Deep 19 CTD με DO αισθητήρα (Sea-Bird Scientific, Bellevue, WA) ήταν το κύριο πακέτο αισθητήρων που προτιμούν οι Χιλιανοί επιστήμονες. Οι αισθητήρες CTD λειτούργησαν άψογα σε βάθος πλήρους τάφρου, ενώ ο αισθητήρας DO δεν λειτούργησε κάτω από 1500m.
Η υποβρύχια βιντεοκάμερα με αυτόματη καταγραφή αναπτύχθηκε για το έργο αυτό από την SubAqua Imaging (San Diego, CA) και την Pisces Design (La Jolla, CA). Η θήκη μπαταρίας 14.8vdc / 32Ah με εσωτερική μονάδα BMS για την τροφοδοσία των λυχνιών LED λειτούργησε καλά (Global Ocean Design). Οι λυχνίες LED με αντιστάθμιση πίεσης χρειάζονται κάποια βελτίωση για να λειτουργήσουν πιο αξιόπιστα.
Με την τάφρο τόσο κοντά στην ακτή, ο Hadal Explorer James Cameron, ο οποίος παρέμεινε σε επαφή με την αποστολή, υπολόγισε ότι ο γιγαντισμός μπορεί να παρατηρηθεί μεταξύ των βενθικών αμφιποδίων του Atacama Trench. Δείγματα μεγάλων αμφιπόδων καταγράφηκαν πράγματι σε παγιδευμένες παγίδες.
Οι βενθικές προσγείες επιτρέπουν σε οποιοδήποτε θεσμικό όργανο ή οργανισμό οποιουδήποτε μεγέθους, σε οποιαδήποτε χώρα, να εξερευνήσει τις θάλασσές του σε οποιοδήποτε βάθος θέλει, από την ρηχή υφαλοκρηπίδα έως το δάπεδο του ωκεανού, για μια χρονική περίοδο της επιλογής τους. Είναι μια αμφισβητούμενη τεχνολογία που εξουσιοδοτεί όλους.
Η δύναμη
Μαζί με την βενθική προσγείωση "Audacia", η αποστολή Atacamex χρησιμοποίησε άλλο εξοπλισμό τελευταίας γενιάς: το Mocness (σύντομο για το "Multiple Opening and Closing Net, με σύστημα περιβαλλοντικής ανίχνευσης"), ένα μεγάλο δίχτυ πλαγκτόν με διαφορετικά διαμερίσματα που ανοίγουν και κλείνουν μέσω ενός ηλεκτροακουστικού μηχανισμού, επιτρέποντας τη συλλογή δειγμάτων σε διαφορετικά βάθη (Biological Environmental Sampling Systems (BESS), Ν. Falmouth, ΜΑ). Ο Erich Horgan (BESS) και ο Δρ. Rubén Escribano ανέφεραν ένα άλλο ιστορικό παγκόσμιο ρεκόρ για την περιοχή αυτή του ωκεανού, "λαμβάνοντας για πρώτη φορά δείγματα πλαγκτόν από βάθος 5.000 μέτρων." Η Μοναχή, μοναδική στο είδος της στον νότιο κώνο της νοτιοαμερικανικής ηπείρου, συγκέντρωσε μια μεγάλη ποσότητα νέων οργανισμών βαθέων υδάτων, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών, οι οποίοι θα μελετηθούν τώρα στα εργαστήρια του ΙΜΟ για τον εντοπισμό και την καλύτερη κατανόηση της βιολογίας τους.
Από το ερευνητικό σκάφος του Ναυτικού της Χιλής AGS-61 Cabo de Hornos, ο Δρ Osvaldo Ulloa, επικεφαλής επιστήμονας του Atacamex 2018, δήλωσε ότι «επιτύχαμε επανειλημμένη πρόσβαση στον πυθμένα της τάφρου σε ένα ακόμα μεγαλύτερο βάθος από ό, τι αναφέρθηκε και από εκεί ικανό να συλλέγει νερό, οργανισμούς, εικόνες και υδρογραφικές πληροφορίες. Οι δυνατότητες τοποθέτησης αισθητήρων, για παράδειγμα - σεισμολογικές ή τρέχουσες μετρήσεις, υπάρχουν. Με αυτό, επισημαίνουμε το μονοπάτι για την πραγματοποίηση ενός εθνικού, πολυτομεακού προγράμματος για την εξερεύνηση και την επιστημονική μελέτη του Ατάκαμα.
συμπέρασμα
"Το Atacamex 2018 αποδεικνύει ότι η χιλιανή επιστήμη, που αναπτύχθηκε με πάθος, εφευρετικότητα, διεθνή συνεργασία και τόλμη μπορεί να συμβάλει στην παγκόσμια κατανόηση του πλανήτη. Ως χώρα, η Χιλή διαθέτει τους ανθρώπινους πόρους, τη βιομηχανία και τα εργαλεία για να οδηγήσει την εξερεύνηση και μελέτη του ανατολικού νότιου Ειρηνικού Ωκεανού - της λιγότερο γνωστής περιοχής στον μπλε πλανήτη ».
Ο Χάρντι πρόσθεσε: "Με τη νέα βενθική προσγείωση και την έμπειρη και ταλαντούχο ομάδα βενθικών προσγείωσης του ΙΜΟ, η Χιλή και οι ναυτικοί της επιστήμονες έχουν βρεθεί στην αιχμή της έρευνας βαθιάς θάλασσας για το Atacama Trench και άλλες περιοχές των νότιων ωκεανών. Είναι μια εξαιρετική ομάδα, μεταξύ των καλύτερων που έχω ταξιδέψει ποτέ με. Είμαι πολύ ευτυχής που συμμετείχα σε αυτή τη μεγάλη διεθνή περιπέτεια για την αναζήτηση νέων γνώσεων ».
Η ωκεανογραφική έρευνα, στην οποία συμμετείχαν ερευνητές από το Universidad de Concepción, το Πανεπιστημιακό Καθολικό Πανεπιστήμιο της Χιλής και το Universidad de Antofagasta, διεξάγεται χάρη στην υποστήριξη της Επιστημονικής Πρωτοβουλίας της Χιλιετίας (ICM), της Εθνικής Επιτροπής Επιστημονικής και Τεχνολογικής Έρευνας (CONICYT), το Ναυτικό της Χιλής και ιδιωτικά κόμματα.
Οι συγγραφείς
Ο Kevin Hardy (δεξιά), ίδρυσε τη Global Ocean Design LLC μετά την αποχώρησή του από το Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας του Scripps. Προηγουμένως σχεδίασε και έχτισε τις προσγειώσεις για την εκστρατεία DEEPSEA CHALLENGE του James Cameron.
Ο Δρ. Osvaldo Ulloa (αριστερά) είναι Καθηγητής Titular, Τμήμα Ωκεανογραφίας, Universidad de Concepción, Διευθυντής του Ινστιτούτου Μελέτης Ωκεανογραφίας (IMO-Χιλή) και επικεφαλής επιστήμονας της εκστρατείας ATACAMEX 2018.
Συγγραφείς Δρ Osvaldo Uloa και Kevin Hardy
(Όπως δημοσιεύθηκε στην έκδοση του Απριλίου 2018 του Reporter για τη θαλάσσια τεχνολογία )