Hvordan et skjebnesvangert undersjøisk eventyr på 1960-tallet endret måten forskere ser jorden på

समस्या दूर करण्यासाठी आमचे इन्स्ट्रुमेंट वापरुन पहा

Noen ganger er det suksess i fiasko.

Det skjuler seg et mysterium dypt under føttene våre. Hvis du graver ned forbi trerøttene og hustuftene, forbi vannspeilet og de fossile beinene, gjennom lag av stein og malm, vil du til slutt nå en grense. Her går jordskorpen – bergarten vi lever våre liv på – over i den tettere bergarten i jordmantelen. Denne grensen er Mohorovičić-diskontinuiteten, eller Moho for kort. Og ingen vet med sikkerhet hvordan denne grensen ser ut, eller hva som ligger der.

For 60 år siden prøvde forskere å løse det mysteriet. De ønsket å nå Moho ved å bore et dypt hull på bunnen av havet - et prosjekt som journalister sammenlignet med en måne skjøt på den tiden. Forskerne tenkte at hvis de bare kunne trekke opp et tverrsnitt av denne Mohoen, kunne de kanskje avdekke hemmeligheter om jordens indre virkemåte.

Geolog Dr. Harry Hammond Hess foreleser om Project Mohole ved Princeton University i 1961.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

CUSS I-forskningsfartøyet, som John Steinbeck beskrev som å ha de slanke raselinjene til et uthus stående på en søppelsko.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

Dessverre, som utforsket i ukens episode av Uforklarlig , de klarte det aldri. Og i flere tiår ble prosjektet kritisert som en grusomhet og sløsing med penger.

Men det var uten tvil ikke en fiasko. Det la grunnlaget for et helt nytt felt for havutforskning, som deretter førte til uventede vitenskapelige funn.

Akkurat som romkappløpet lærte oss nye ting om solsystemet vårt , ga denne undervannsinnsatsen oss ledetråder om planetens klima og grensene for selve livet.

Dette er en historie om hvorfor det er så viktig å utforske det ukjente, uansett om det opprinnelige målet er oppnådd eller ikke. Det er også bare et morsomt, rart garn. La oss dykke inn.

Moho-diskontinuiteten, forklart

Som mange oppdrag, begynner denne med et gammelt kart. I dette tilfellet var det et kart over jordens indre som seismologer hadde satt sammen på begynnelsen av 1900-tallet, ved å bruke målinger fra jordskjelv som veiledning.

Jordskjelv frigjør energi i form av seismiske bølger, og disse bølgene reiser gjennom planeten. Når disse bølgene når vitenskapelige instrumenter, forteller de forskerne om jordskjelvets opprinnelse og også om materialene dypt under jorden som bølgene har passert gjennom for å nå disse instrumentene. Fordi bølgene beveger seg gjennom forskjellige materialer med forskjellige hastigheter, hjalp dette forskerne med å sette sammen en veldig grov skisse av innsiden av jorden - omtrent som en røntgenstråle eller en ultralyd.

Det var ikke det mest detaljerte bildet, men det viste disse forskerne noe veldig tydelig: Rundt hele jorden, enten på land eller i havet, var det et punkt under jorden hvor de seismiske bølgene plutselig begynte å reise mye raskere. Implikasjonen var at det er en sone der materialene som utgjør jorden endres veldig plutselig.

National Academy of Sciences ; Amanda Northrop/Vox

Forskere kalte dette stedet Mohorovičić-diskontinuiteten, eller Moho, etter Andrija Mohorovičić, en seismolog som hjalp til med å finne den. Men de var ikke sikre på hva de skulle finne på.

Et romkappløp på bunnen av havet

I flere tiår var Moho et merkelig mysterium. Så, i 1957, kom en gruppe geologer og havforskere sammen på en vitenskapelig konferanse. Flere var medlemmer av en finurlig gruppe kjent som American Miscellaneous Society , en uformell sammenslutning av mennesker som er interessert i rare ideer innen geovitenskap. (De sendte også av og til hverandre en stor utstoppet albatross som en anerkjennelse for godt utført arbeid. Når det gjelder vitenskapelige samfunn, var det morsomt.)

På denne konferansen begynte medlemmer av American Miscellaneous Society å snakke seg imellom, og prøvde å komme opp med et spennende prosjekt. To av dem, Walter Munk, en havforsker, og Harry Hess, en geolog, foreslo at de skulle bore ned og ta opp en prøve av jordkappen og Moho-grensen.

Begrunnelsen deres: Det var mystisk! Det kan hjelpe dem å forstå jordens funksjon! Og det ville vært teknologisk vanskelig og interessant!

Dette ville være den perfekte analogien til en romsonde, beskriver Willard Bascom, et medlem av American Miscellaneous Society, i hans bok om prosjektet . Tenk på oppmerksomheten det ville tiltrekke seg til geovitenskap.

Etter konferansen møtte American Miscellaneous Society opp ved et medlems hus i La Jolla, California, for et frokostmøte for å snakke om ideen de kalte Project Mohole - og for å finne ut hvordan , nøyaktig, for å komme til Moho-grensen.

Jordskorpen er i gjennomsnitt rundt 22 miles eller omtrent 35 kilometer tykk på land. Det er mye å bore i. Men på bunnen av havet er den i gjennomsnitt nærmere 4 miles, eller omtrent 6,5 kilometer, tykk. Forskerne bestemte at hvis de ville bore gjennom skorpen til mantelen, måtte de bore under vann.

Bascom skriver, noe skjevt, Prosjektet hørtes så enkelt og logisk ut på et frokostmøte på en solrik uteplass.

Det var imidlertid ikke enkelt i det hele tatt.

Verden trenger mer undring

The Unexplainable-nyhetsbrevet guider deg gjennom de mest fascinerende, ubesvarte spørsmålene i vitenskapen – og de fordomsfulle måtene forskere prøver å svare på. Registrer deg i dag.

Ikke enkelt: Boring gjennom miles av stein tusenvis av fot under havets overflate

Det er ikke billig å bore under havbunnen. Først måtte forskerne sikre finansiering, som de til slutt fikk fra National Science Foundation. Hvorfor satte NSF opp pengene? Som en vitenskapsmann, Gordon Lill, legg det senere , Vi skrek og ropte ikke «Russen kommer, russen kommer», men vi ga beskjed om at russerne gjorde mye arbeid og at vi sannsynligvis burde gjøre det også. Det var den kalde krigen. 1957 var året Sputnik lanserte, og det faktum at russiske forskere kom med lyder om å utforske Moho gjorde tilsynelatende en forskjell.

Deretter måtte forskerne finne ut hvordan de skulle senke en bor gjennom tusenvis av fot vann, og bore gjennom flere mil med skorpe.

Det er som å prøve å gjøre arbeid på jordoverflaten hvis du var i et helikopter og du var en halv mil oppe, sier Donna Blackman, en geolog ved University of California San Diego, som forsker på skorpen og mantelen til Jord.

Tilbake på begynnelsen av 1960-tallet måtte disse geologene utvikle helt nye teknologier (oljeselskapene hadde ennå ikke begynt å bore i så dypt vann). De måtte finne ut hvordan de skulle holde et skip stille midt i havet uten å slippe ankre, siden havbunnen var så langt nede ( metoden de oppfant innebar å stikke flere propeller på et skip som skjøt sammen å holde den på ett sted).

Mohole Project-ekspedisjonsteamet utviklet ny teknologi for å bore inn i jordens mantel.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

De måtte også finne ut hvordan de skulle senke rørsegmenter ned gjennom sterke havstrømmer. Og så når de fikk rørene til havbunnen - og så boret ned gjennom rørene - måtte de finne ut hvordan de skulle bore gjennom miles med jordskorpe.

Og de måtte finne ut hvordan de skulle få opp kjerner av stein og gjørme - lange, intakte sylindre stanset ut av havbunnen.

Det var så mye ingeniørkunst at de bestemte seg for å begynne i det små. Først ville de prøve å bore noen hundre fot ned i havbunnen, i stedet for flere miles.

A Hole in the Bottom of the Sea: The Story of the Mohole Project ; Amanda Northrop/Vox

Så i 1961 gikk forskerne om bord på et gammelt oljeskip, CUSS I, og satte seil til et sted nær Guadalupe Island, utenfor kysten av Mexico.

John Steinbeck, forfatteren og reporteren, var om bord for å spille inn hele eventyret for magasinet Life . Dagboken hans inneholder snerpete kommentarer om selve båten (KUSS, jeg har de slanke raselinjene til et uthus som står på en søppelskue) og fargerike detaljer om livet om bord (Vi slår opp slik at da jeg spurte Louie kokken om eggene mine rett opp, sa han, 'Bedre å ha dem kryptert slik at jeg kan ha dem i pannen.')

Steinbecks artikkel er også full av øyeblikk av virkelig undring, som da teamet endelig brakte en kjerne av gjørme og sediment opp fra bunnen av havet.

Når kjernen kommer opp, skriver Steinbeck, myldrer hele mannskapet seg rundt - kokker, sjøfolk, borere, ingeniører som ikke har vakt, vitenskapsmenn. Alle ombord har en panisk interesse. Forskerne har problemer med å jobbe på grunn av knuste kropper.

President John F. Kennedy kalte ekspedisjonen en bemerkelsesverdig prestasjon og et historisk landemerke i vår vitenskapelige og tekniske fremgang.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

Teamet til Project Mohole møtes ombord på fartøyet CUSS I utenfor Guadalupe Island i Stillehavet, 1961. Fra venstre, John Steinbeck, Josh Tracey, uidentifisert, William Riedel, Roger Revelle, Walter Munk, Gustav Arrhenius og Willard Bascom.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

Dette første, mer beskjedne oppdraget, var en suksess. Så mye at president John F. Kennedy telegrammerte National Academy of Sciences og sa at det var en bemerkelsesverdig prestasjon og et historisk landemerke i vår vitenskapelige og tekniske fremgang.

Steinbeck, i sin rapportering, var sikker på at oppdraget ville fortsette. Project Mohole har knapt startet, skrev han, Og jeg håper jeg kan bli invitert tilbake når det nye skipet seiler mot nye underverk om cirka to år.

Dessverre seilte det nye skipet aldri.

Dette blir, synes jeg, en virkelig skammelig del av historien, sier Suzanne O’Connell, en geolog og paleoceanograf ved Wesleyan University.

Skammelig fordi prosjektet i hovedsak ble ødelagt av en rekke byråkratiske problemer. O'Connell forklarer at medlemmene av Project Mohole har satt seg fast i en rekke forskjellige feller. De gikk tom for finansiering. Det var noen spørsmål fra kongressen om hvordan de hadde brukt pengene sine til å begynne med, og ingeniørfirmaet de hadde valgt. Og forskjellige medlemmer av teamet begynte å kjempe om hva de neste trinnene deres skulle være.

Dette er en halvtom versjon av historien. Den som ender med å erklære Project Mohole som en total fiasko.

Men O'Connell ser det ikke slik.

Hun innrømmer at oppdraget med å få opp en kjerne fra skorpe-mantel-grensen var en flopp. Men teknikkene som oppdraget utviklet var ekstremt vellykkede, og de banet vei for helt nye vitenskapsfelt.

Project Mohole nådde ikke Moho, men det ga vitenskapen mye

Project Mohole ga vitenskapen en enorm gave med to teknikker: en måte å jevnt plassere båter i havet uten å bruke et anker (nyttig på steder der havet er for dypt for ankre), samt en metode for å trekke opp kjerner av materiale fra havbunnen.

[Det] la grunnlaget for å utforske havet, noe som ikke hadde blitt gjort før, sier O'Connell.

Etter at Project Mohole stengte, ble andre forskere inspirert til å ta disse verktøyene og bruke dem til å hente opp prøver fra hele havbunnen.

Og disse prosjektene har fortsatt i flere tiår.

Ved å analysere prøver fra bunnen av havet, forskere har gjort mange funn .

Noen, som Suzanne O'Connell, har brukt dype havbunnsprøver for å se inn i fortiden - og bidra til å skape et helt nytt felt kjent som paleoceanografi .

O'Connell kan se på lag av fossiler, og partikler av gammelt støv, og steinbiter avsatt av smeltende isfjell. Støvet gir henne ledetråder om hvor tørre eller våte ting var på land for millioner av år siden. Noen arter er bare tilpasset varmt klima, så hvis hun finner dem blant fossilene, gir det henne ledetråder om temperatur. Og ved å vurdere alle disse bevisene, kan hun samle et helt bilde av eldgamle klima.

Deretter, ved å bevege seg mellom lagene, kan O'Connell studere hvordan klimaet i en region endret seg i den dype fortiden. Og den forskningen har hjulpet henne å forstå nøyaktig hvor raskt jordens klima kan endre seg.

Vi - folk som meg - vokste opp i en slags gradvis verden, sier hun. Da hun begynte arbeidet for flere tiår siden, sier hun at det generelt ble antatt at jorden ikke var i stand til plutselige dramatiske endringer i klimaet. Nå, sier hun, vet vi fra havboring at ting kan skje veldig fort.

Med kjernene kan O’Connell og andre forskere stille spørsmålet: hvordan var klimaet for millioner av år siden? Og svarene informerer modeller om hvordan klimaendringene utspiller seg i dag.

Selv om Project Mohole ikke nådde Moho, ga det forskerne et grunnlag for å studere havet. Her studerer en geofysiker deler av kjernen som ble tatt opp på den opprinnelige reisen i 1961.

Fritz Goro/The LIFE Picture Collection via Getty Images

Paleoceanografisk forskning er hjelper for tiden med å informere våre modeller for moderne klimaendringer. I motsetning til kjerner av polaris som også brukes til å forstå tidligere klima, som går hundretusenvis av år tilbake i tid , kan registreringene på bunnen av havet gå millioner av år tilbake.

I tillegg har disse dyphavsprøvene gjort det mulig for forskere styrke teorien om platetektonikk (dvs. den geologiske teorien som forklarer hvordan kontinenter driver over hele kloden, veldig sakte), og de hjelper oss også til og med å redefinere livet.

Jason Sylvan, en mikrobiolog ved Texas A&M som jobber med disse kjernene, sier at forskere har vært i stand til å bruke dem til å undersøke grensene for livet: Hvordan gjør organismer overleve ved høy varme , eller uten oksygen? Kan en organisme fortsatt anses som levende hvis den har vært i stas i tusenvis – eller kanskje til og med millioner – av år? Dette er spørsmålene havkjerner reiser, men som de også kan hjelpe forskere som Sylvan å svare på.

Så da jeg spurte O’Connell om søken etter Moho, for alle de tiårene siden, var verdt det, selv om det var en fiasko ... ble jeg ikke overrasket over svaret hennes.

Det er mer enn verdt det, sa hun.

Og det er fortsatt mye igjen å lære .

Videre lesning