ТАЙНЫ Морского дна | Акванавт за работой

Глубоководный геолог исследует подводные вулканы на глубине 12 000 футов.

Погружной Элвин около 8500 футов вниз, изучение вулканов морского дна и извержений.
Погружной Элвин около 8500 футов вниз, изучение вулканов морского дна и извержений.

В детстве, глядя в ночное небо и задаваясь вопросом, что там было, я начал свой путь к карьере, которая включает в себя погружение в тесном подводном судне в темноту глубокого моря, чтобы увидеть, что там.

К тому времени, когда мне было 15 лет, я обнаружил, что уже слишком большой, чтобы вписаться в эти маленькие ранние космические капсулы в качестве астронавта. Мое внимание переключилось на внутреннее пространство, благодаря документальным фильмам Жака Кусто, подробным картам морского дна и историческим погружениям в самые глубокие части океана в подводных аппаратах.

В колледже меня познакомили с чудесами геологии и тем, что распространение морского дна было одним из ключей к пониманию новой теории тектонических плит . Я был на крючке.

Получив степень доктора философии, мой коллега по аспирантуре Дэн Форнари связал меня с учеными из Национального управления океанических и атмосферных исследований, которые использовали HOV (Human Occupated Vehicle) Alvin для изучения геологии Галапагосского рифта-распространяющегося хребта, где впервые были обнаружены глубоководные гидротермальные источники и сообщества животных в конце 1970-х годов. Им нужен был геолог “хард-рок” с опытом морской геологии, чтобы сотрудничать с ними – и я был взволнован, чтобы присоединиться к их экспедиции, уезжающей из Акапулько. Тектоническое событие едва не помешало мне присоединиться к круизу, когда землетрясение в Мехико в 1985 году задержало мой рейс на несколько часов.

Мое первое погружение в активный вулканический разлом было почти неописуемым: пугающим, волнующим, захватывающим, утомительным и самым захватывающим событием в моей жизни до этого момента. Хотя предкрузинговая подготовка пилотов Элвина была очень тщательной, страх перед неизвестностью сохранялся до тех пор, пока люк не закрылся и нас не опустили в воду.

Что я увижу? Насколько это опасно? Будет ли запечатанная сфера действительно защищать меня от давления дробления на глубине? Каково это быть в таком маленьком пространстве с двумя другими людьми в течение восьми часов? Буду ли я помнить все, что я должен делать? Осмелюсь ли я выпить кофе? К моему удивлению, мы возвращались на поверхность раньше, чем я успевала опомниться, – уровень адреналина в крови все еще был высоким.

Этот круиз и результаты успешных исследований положили начало моей карьере одного из немногих геологов, которые работают и изучают вулканы на срединно-океанических хребтах . Начиная с этой серии погружений в 1985 году, у меня было около 40 погружений в Элвине на глубину почти 13 000 футов – до недавнего времени близко к пределу возможностей Элвина. Поскольку каждое погружение, как правило, проводит шесть часов на дне, я провел в общей сложности около 10 дней на дне океана – как “акванавт".

Подготовка к погружению на глубину

Моя типичная подготовка к погружению фактически начинается на этапах планирования круиза вскоре после того, как экспедиция финансируется и запланировано конкретное океанографическое судно. Исследовательское судно Atlantis специально оборудовано для размещения Alvin и управления несколькими глубоководными аппаратами во время одного погружения. Большинство круизов длятся около месяца, с приблизительно 20-25 погружениями, запланированными заранее. За несколько дней до каждого погружения исследователи изучают карты района погружения, обсуждая места для конкретных проб и измерений.

Интерьер титановой сферы Элвина во время погружения на подъеме в восточной части Тихого океана в декабре 2018 года показывает пилота в середине и двух ученых.
Интерьер титановой сферы Элвина во время погружения на подъеме в восточной части Тихого океана в декабре 2018 года показывает пилота в середине и двух ученых.

В ночь перед погружением каждый из ученых готовит сумку (обычно наволочку), полную одежды и материалов для записи, которые им понадобятся. Это, как правило, включает теплую шляпу, брюки, свитер и дополнительные носки, чтобы надеть в то время как на дне, потому что подводная лодка быстро становится холодной и влажной в почти замерзающей морской воде на глубине. Я стараюсь хорошо отдохнуть ночью, потому что обычное восьмичасовое погружение может быть умственно и физически утомительным.

Обычно я не ем и не пью много утром во время погружения и провожу некоторое время, потягиваясь, прежде чем мне придется втиснуться в “шар”, как называется Внутренняя часть сферы. К восьми утра Элвина проверили, вывезли в нерабочее положение, и он готов к тому, что три акванавта проскользнут в люк и займут свое место.

Майкл Перфит во время одного из своих погружений в Элвине для изучения вулканов морского дна. Молли Андерсон.
Майкл Перфит во время одного из своих погружений в Элвине для изучения вулканов морского дна. Молли Андерсон.

Пилот сидит прямо посередине мяча, в то время как мой коллега и я заправлены по обе стороны под стойки с электроникой в полулежачем положении. Там не хватает места, чтобы полностью вытянуть ноги в этом положении. Тяжелый люк над нами закрыт и герметично закрыт, чтобы поддерживать атмосферное давление на протяжении всего погружения.

Пилот щелкает скрубберами углекислого газа, которые рециркулируют воздух, которым мы дышим для всего погружения, и регулирует регулятор, который медленно пропускает дополнительный кислород в сферу. В чуть менее 6 футов высотой, я могу просто стоять вертикально позади, где сидит пилот, но есть только место для одного. Кроме того, чтобы размять ноги, большую часть времени я стою на коленях, глядя в передние или боковые иллюминаторы или делая заметки на листах образцов.

Элвин раскачивается взад и вперед, когда его поднимают с палубы и раскачивают над океаном, чтобы спустить на воду. Затем есть успокаивающий звук и ощущение нашего входа в океан, когда морская вода начинает покрывать пять маленьких круглых окон. Я вижу, как аквалангисты плавают вокруг субмарины, проверяя, на месте ли наше оборудование, пока они снимают с корабля спасательный трос.

Элвин стартовал с кормы исследовательского корабля Atlantis во время недавней серии погружений в северо-восточной части Тихого океана. Майкл Перфит.
Элвин стартовал с кормы исследовательского корабля Atlantis во время недавней серии погружений в северо-восточной части Тихого океана. Майкл Перфит.

После выполнения ряда испытаний оборудования и безопасности мы получаем ОК, чтобы начать наш медленный спуск – спуск со скоростью около 110 футов в минуту, это займет более часа, чтобы достичь 8 000 футов. Яркий свет от поверхности отражается от миллионов маленьких пузырьков, струящихся вокруг Элвина, когда мы выпускаем немного воздуха, чтобы помочь нам утонуть. Довольно быстро звуки корабля затихают, и раскачивание от поверхностных волн прекращается.По сравнению со всем движением и шумом на Атлантиде, интерьер Элвина приятно тих и спокоен, за исключением жужжания воздушных скрубберов и некоторой музыки, выбранной пилотом, играющим на заднем плане.

По мере того, как мы неуклонно дрейфуем на дно, свет снаружи быстро начинает исчезать, становясь сначала зеленоватым, затем медленно очень темно-синим. Крошечные красные лампочки для чтения освещают внутреннюю часть сферы. Мы держим внешние огни Элвина выключенными, чтобы сохранить заряд батареи, необходимый для продвижения нас на дно. Через 10 минут, глубже 600 футов, он почти лишается света, и сотни светящихся биолюминесцентных организмов текут мимо иллюминаторов. Это волшебное световое шоу напоминает мне ночное небо, на которое я смотрел в юности.

Через полчаса мы оказываемся в "полуночной зоне", куда не проникает свет и мерцающее сине-зеленое свечение кажется еще ярче и драматичнее. К этому времени я чувствую себя комфортно, но мне не терпится приступить к работе на морском дне, пытаясь предугадать, что мы можем увидеть.

Наука на морском дне

Приближаясь к морскому дну, включаются внешние огни Элвина, и мы следим, чтобы пилот знал, когда увидим дно. Для меня это одна из самых захватывающих и впечатляющих частей погружения, потому что никогда не знаешь, что там будет. Очень медленно покрытое лавой и осадком дно океана начинает появляться, как будто из тумана в фары.

На большинстве моих погружений мы приземляемся вдали от вулканически и гидротермально активной рифтовой зоны по соображениям безопасности. Эти области, как правило, покрыты различными типами потоков лавы – подушками, лопастями и листовыми потоками, запыленными осадком. Ближе к оси разлома распространены области, где лавовые озера заполнены, переполнены, а затем осушены и разрушены. В некоторых районах есть стофутовые холмы подушечных Лав, которые сочились из вентиляционных отверстий или отвесных стен высотой в сотни футов, которые были подняты вверх тектоническими силами.

В некоторых из наиболее вулканически активных областей я нашел белые, похожие на хлопок органические маты, покрывающие потоки черной лавы, которые образуются микробами, живущими в теплой подповерхностной среде. Иногда куски их выдуваются вверх потоками горячей воды, вытекающими из трещин и ям в лавах. Я видел гидротермальные источники, испускающие черный, насыщенный серой дым, обычно окруженный сообществами трубчатых червей, крабов, моллюсков, мидий, креветок и необычных рыб – существ, которые могут выжить в этой экстремальной среде тысячи футов под поверхностью.

Черная дымовая труба гидротермальной трубы на подъеме восточной части Тихого океана. Слева от него висит датчик температуры записи, а в правом нижнем углу-титановые пробоотборники жидкости.
Черная дымовая труба гидротермальной трубы на подъеме восточной части Тихого океана. Слева от него висит датчик температуры записи, а в правом нижнем углу-титановые пробоотборники жидкости.

В течение шести часов на дне я указываю пилоту, куда идти и что пробовать или измерять, используя два удивительно проворных, но сильных гидравлических рычага Элвина. Множество цифровых фото-и видеокамер, установленных на внешней раме Элвина, записывают наше путешествие по морскому дну, в то время как мини-диктофоны и рукописные заметки документируют наши наблюдения. Время идет быстро и редко мы получаем все, что мы планировали сделать, прежде чем пилот отмечает наши батареи иссякают и падает сотни фунтов веса железа, чтобы начать нас на нашем часовом пути к поверхности.

Даже с нашей дополнительной одеждой к концу погружения становится довольно холодно, поэтому дополнительные одеяла выходят, и я обычно поселяюсь с одним из наших упакованных бутербродов с арахисовым маслом и желе. Сияние света возвещает о нашем приближении к поверхности, и я всегда надеюсь, что моря остались спокойными, иначе мы испытаем некоторые неудобные колебания вокруг, ожидая, пока Элвин будет восстановлен.

Оказавшись на борту "Атлантиса" и открыв люк, я с облегчением наполняю легкие теплым свежим воздухом и снова растягиваю ноги. Наблюдение за восстановлением, поздравление дайверов, особенно новых дайверов, и проверка образцов, которые мы восстановили, является вечерним событием для ученых.

Майкл Перфит описывает наблюдения во время своего погружения ученым на борту Атлантиды вскоре после восстановления Элвина. Даниэль Форнари.
Майкл Перфит описывает наблюдения во время своего погружения ученым на борту Атлантиды вскоре после восстановления Элвина. Даниэль Форнари.

Прошло более 45 лет, когда я изучал геологические особенности морского дна, и я все еще в восторге от погружений в Элвине. Мы все еще отбираем, фотографируем, снимаем и наблюдаем, пытаясь ответить на вопросы о том, как формируется более 60 процентов земной коры. Как извергаются подводные вулканы и из чего они состоят? Где и почему образуются глубоководные гейзеры, также известные как гидротермальные вентили, извергающие 750 – градусные жидкости? И как жизнь процветает в этих негостеприимных условиях?

Несмотря на то, что есть много беспилотных роботизированных подводных лодок, которые могут погружаться на более глубокие глубины в течение более длительных периодов времени, то, что ученые видят на корабельных видеоэкранах с дистанционно управляемых транспортных средств, не может сравниться с тем, что на самом деле находится на дне и видит его в трех измерениях.

Майкл Перфит
Майкл Перфит

Майкл Перфит является профессором геологических наук в Университете Флориды, где он работает с 1982 года. Он является автором или соавтором более 100 рецензируемых технических работ и статей в профессиональных научных публикациях, а также главным исследователем многочисленных научных грантов Национального научного фонда и NOAA. Его исследования были сосредоточены на петрогенезе базальтов срединно-океанических хребтов, островодужных Лав, магматического генезиса и океанических центров распространения.Во время своих исследований он совершил более 35 погружений на глубину до 12 000 футов в глубоководный подводный аппарат ALVIN. Он участвовал более чем в 20 океанографических исследовательских круизах и был со-главным ученым еще в нескольких.

Эта статья переиздается из беседы по лицензии Creative Commons.