Pełne zanurzenie

Pływanie w morzu i patrzenie w gwiazdy ma jedną wspólną cechę: niepokój przed tym, co nieznane. I choć dno oceanu znajduje się bliżej niż gwiazdy, dla naukowców jest ono równie tajemnicze.

graf. Wiktoria Wysocka

Stwierdzenie, że ludzie zbadali zaledwie 5 proc. powierzchni oceanów jest dość popularne. Olav Rune Godoe z Instytutu badań morskich w Bergen eksplorację mórz skomentował słowami: łatwiej jest obserwować powierzchnię Marsa niż dno oceanu. Ta wypowiedź tłumaczy niejako fakt, że w kosmosie były już setki osób, podczas gdy na dnie Rowu Mariańskiego, w Głębi Challengera, zaledwie trzy – w 1960 r. Don Walsh i Jacques Piccard w batyskafie Trieste oraz James Cameron w 2012 r. w łodzi Deepsea Challenger w czasie zbierania materiałów do filmu dokumentalnego.

Głównym powodem, dla którego badanie oceanów pod względem stopnia trudności można porównać do eksploracji nieboskłonu, jest duża gęstość wody – z każdym kolejnym metrem wzrasta ciśnienie i spada dostęp do światła słonecznego. Jednocześnie podwodny świat potrafi być tak samo fascynujący i tajemniczy jak przestrzeń kosmiczna – ciągle poruszają się płyty tektoniczne, występują aktywne wulkany, a w głębinach żyją nieodkryte stworzenia. Istnieją ogromne wiry, które z matematycznego punktu widzenia przypominają czarne dziury. Z kolei pragmatyków zainteresują niewykorzystane surowce zalegające pod powierzchnią dna oceanu – ropa naftowa, gaz ziemny, żelazo, wolfram i wiele innych.

Podmorska żegluga

Jedno z pierwszych wspomnień o zejściu człowieka pod powierzchnię wody pochodzi z 332 r. p.n.e. od Arystotelesa, który opisał Aleksandra Wielkiego używającego czegoś w rodzaju późniejszych dzwonów nurkowych. To prosta konstrukcja przypominająca, jak wskazuje nazwa, dzwon. Kiedy się go zanurzy, powietrze wewnątrz spręża się, wyrównując ciśnienie i wpuszczając nieco wody do środka, ale zawsze na górze pozostanie warstwa gazu. Urządzenie to bez większych ulepszeń wykorzystywano przez wieki głównie do plądrowania zatopionych statków. Dużym problemem była jednak ograniczona ilość tlenu w środku dzwonu. Rozwiązanie zaproponował w 1690 r. Edmund Halley. Spuścił na dno obciążone beczki z powietrzem, które wcześniej połączył z dzwonem rurkami – różnica poziomów, a co za tym idzie ciśnień, wymuszała napływ świeżego powietrza. Później, gdy odkryto już sposób na jego sprężanie, zbiorniki ustawiano na lądzie.

Gdy świat wkroczył w erę międzykontynentalnych konfliktów, wzrosła potrzeba na używanie podwodnego sprzętu. Dzwon nurkowy nie był zbyt mobilny, więc nie nadawał się do działań wojennych. W tym celu w 1776 r., w czasie amerykańskiej wojny o niepodległość, skonstruowano pierwszy działający okręt podwodny o nazwie Turtle. Miał niezauważenie podpływać do jednostek przeciwnika i wysadzać je od spodu, jednak żadna z dokonanych przy użyciu statku akcji nie zakończyła się sukcesem.

Później podjęto wiele prób budowy i udoskonalania łodzi podwodnych, z których niemal wszystkie miały na celu stworzenie statku militarnego. Dopiero w 1948 r. Szwajcar August Piccard zbudował batyskaf, który był okrętem służącym do badań głębinowych. Po dopracowaniu pomysłu, 12 lat później zszedł w swoim pojeździe do Głębi Challengera – najniższego punktu na Ziemi znajdującego się na głębokość 10 912 m p.p.m.

Bez czynnika ludzkiego

Eksploracja dna oceanu przez ludzi jest niezwykle niebezpieczna i trudna ze względu na konieczność przystosowania urządzeń tak, aby były w stanie podtrzymać życie załogi. W związku z tym obecnie większość badań wykonuje się przy pomocy robotów lub urządzeń zarówno podwodnych, jak i tych znajdujących się na statkach.

Za pierwszą ekspedycję mającą na celu zbadanie dna oceanu uznaje się wyprawę statku HMS Challenger w latach 1872–76. Zmierzono wtedy głębokość i temperaturę wody w kilkuset miejscach, pobrano również próbki ziemi z dna oraz fauny, którą udało się złapać w sieci. Głębokość sprawdzano wówczas przy pomocy lin z obciążnikami, których droga na dno mogła trwać nawet kilka godzin. Najgłębszym punktem, jaki udało się zmierzyć w czasie ekspedycji, było 8184 m p.p.m. Bardziej współczesne badania znalazły w okolicach owego punktu miejsce jeszcze głębiej położone, które na cześć statku nazwano Głębią Challengera. W czasie czteroletniego rejsu odkryto prawie 5 tys. nowych gatunków roślin i zwierząt żyjących w oceanach.

Wyznaczenie dokładnych map dna morskiego było możliwe dzięki wynalezieniu na początku XX w. sonarów. Zasada ich działania jest bardzo prosta: urządzenie wysyła sygnał dźwiękowy, który odbija się od dna i powraca jak echo. Znając prędkość rozchodzenia się dźwięku w wodzie łatwo obliczyć odległość od dna. Statek wyposażony w echosondę może wykonywać bardzo wiele takich pomiarów na swojej trasie, w efekcie wyznaczając wzdłuż niej profil terenu. Pozwoliło to dokładniej poznać skomplikowaną geografię oceanów pełną łańcuchów górskich oraz rowów i głębin.

Metalowi odkrywcy

Pomiary inne niż głębokość przeprowadza się teraz głównie przy pomocy zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych (ROV – ang. Remotely Operated Vehicle) oraz autonomicznych pojazdów podwodnych (AUV – ang. Autonomous Underwater Vehicle). Te pierwsze są połączone z panelem sterowania na powierzchni przy pomocy kabli do przesyłu danych, kontroli oraz zasilania. Dają one dużą swobodę, gdyż operator może sterować pojazdem na podstawie widoku z kamer tak, jakby był w środku. Może jednocześnie pracować na głębokościach praktycznie niedostępnych pojazdom załogowym przez niemal nieograniczony czas. W ten sposób zdobywa zdjęcia zwierząt i roślin, pobiera próbki potrzebne do badania składu dna i bada właściwości wody. Niestety, ROV może poruszać się tylko w obrębie długości kabla.

Ograniczenie to zostało usunięte w przypadku AUV, które co prawda musi być wyposażone we własne źródło prądu, ale może przebywać ogromne dystanse, zbierając z czujników dane na temat temperatury, zasolenia, głębokości itp. Niestety jako pojazd autonomiczny znajduje się poza kontrolą naukowców od czasu startu aż do powrotu do bazy.

W podwodnym pałacu

Podobnie jak w przypadku odkrywania kosmosu, bezzałogowe misje nie wystarczają naukowcom. Wolą sami odkrywać tajemnice oceanu, przebywając dłuższy czas pod wodą, nawet jeśli nie mogą zejść tak nisko jak maszyny. Kiedy w latach 40. porucznik marynarki Jacques Yves Cousteau wraz z inżynierem Maurice’em Gagnon wynaleźli akwalung, pozwalający nurkom na o wiele większą niż dotychczas swobodę ruchu, nic już nie stało na przeszkodzie, by posunąć się dalej i wręcz zamieszkać pod powierzchnią oceanu.

W latach 60. zaczęto eksperymenty dotyczące budowy baz podwodnych. Początkowo dotyczyły one zbadania reakcji człowieka na długotrwałe przebywanie pod wysokim ciśnieniem – okazało się, że nasze ciało szybko przyzwyczaja się do takiego stanu. Jest to bardzo ważne, gdyż w części baz panuje takie samo parcie jak w wodzie dookoła, co pozwala poradzić sobie bez śluz wyrównujących ciśnienie. Przez całą dekadę trwał wyścig między naukowcami i inżynierami, kto zbuduje bazę głębiej, czyja wyprawa będzie dłuższa. Potem jednak misje kosmiczne stały się priorytetem i niemal wszystkie projekty podwodne porzucono. Działające dziś obiekty (wszystkie zbudowane już po boomie lat 60.) można policzyć na palcach jednej ręki, chociaż przemysł turystyczny dorzuca swoje trzy grosze. Powstają restauracje z widokiem na dno oceanu oraz hotele dla nurków rekreacyjnych.

Najsłynniejszą bazą jest laboratorium Aquarius położone u wybrzeży Florydy, które zamieszkują naukowcy zwani aquanautami (podobnie jak w przypadku astronautów nazwa jest zbudowana na greckim słowie nautes, czyli żeglarze). Badają oni przede wszystkim rafę koralową Conch Reef, mając możliwość na bieżąco analizować pobrane próbki i obserwować przez okna zmieniający się wraz z upływem dnia podwodny krajobraz. Aquanauci znacznie przyczynili się do rozwoju badań nad fauną oceanu, odkrywając wiele gatunków zwierząt, średnio siedem na godzinę.

Oczy naukowców i świata zwrócone są ku gwiazdom – kolejne dokonania NASA śledzone są uważnie w mediach społecznościowych, a w science fiction już nikt nie zanurza się pod wodę, skoro może lecieć do odległej galaktyki. Tymczasem na naszej planecie kryje się ogromny świat, zupełnie niezbadany, mimo że w zasięgu ręki. Oczywiście fauna i flora oceanu to nie jedyne skar

graf. Wiktoria Wysocka

by się tam znajdujące – mowa o niewykorzystanych złożach surowców położonych pod dnem oceanu głębokiego. Niestety na obecnym poziomie zaawansowania nauki i technologii są one trudno dostępne. Na szczęście szybki rozwój badań pozostawia nadzieję, że niedługo tzw. deep sea mining opuści fazę testową i stanie się bardziej komercyjne.

Co ważne, nawet Polska ma prawo do podmorskich złoży, gdyż i my, choć nie graniczymy z oceanem, posiadamy swoje działki na Atlantyku i Oceanie Spokojnym. Badania pochłoną setki milionów złotych i potrwają jeszcze kilkanaście lat, zanim dowiemy się, czy w ogóle znajdują się na nich surowce godne uwagi.

Rating: 5.0. From 1 vote.
Please wait...