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新葡京娱乐:在海洋中钻探五十年 2018年10月2日星

时间:2018-10-12 21:08

来源:未知作者:admin点击:

新葡京娱乐  这一革命性的进程始于50年前,当时钻井船Glomar Challenger于1968年8月11日首次远征联邦资助的深海钻探项目,驶入墨西哥湾。
 
我在1980年进行了第一次科学海洋钻探考察,此后又参加了六次远征,包括远北大西洋和安塔拉蒂卡的威德尔海。在我的实验室里,我的学生和我一起研究这些探险队的核心样本。这些核心中的每一个都是31英尺长,3英寸宽的圆柱体,就像一本书,其信息等待翻译成文字。拿着一个新开的核心,充满了来自地球海底的岩石和沉积物,就像打开一个罕见的宝箱,记录着地球历史上的时间流逝。
 
半个多世纪以来,科学海洋钻探已经证明了板块构造理论,创造了古海洋学领域,并重新定义了我们如何通过揭示深海生物圈中的巨大变化和生命体积来观察地球上的生命。还有很多东西需要学习。
 
科学家通过从世界海洋盆地钻探核心样本来扩展人类知识,但他们的工作远未完成。
 
技术创新
 
两项关键创新使研究船可以从深海的精确位置采集核心样本。第一种,称为动态定位,使471英尺的船在钻井和恢复岩心时保持固定,一个位于下一个顶部,通常在超过12,000英尺的水中。
 
在这些深度锚定是不可行的。相反,技术人员在侧面放下一个称为转发器的鱼雷形仪器。安装在船体上的称为传感器的装置向应答器发送声音信号,应答器回复。船上的计算机计算此通信的距离和角度。船体上的推进器操纵船只停留在完全相同的位置,抵抗电流,风和波浪的力量。
 
当钻头必须在操作中间更换时,出现了另一个挑战。海洋的地壳由火成岩组成,在达到所需深度之前很久就会磨损。


当发生这种情况时,钻井人员将整个钻杆带到地面,安装新的钻头并返回到同一个钻孔。这需要将管道引导到漏斗形的再入锥体中,该锥体小于15英尺宽,放置在钻孔口处的海洋底部。这个过程最初是在1970年完成的,就像在奥林匹克游泳池的深处将一长串意大利面条放入四分之一英寸宽的漏斗中。
 
确认板块构造
 
当科学海洋钻探于1968年开始时,板块构造理论成为一个激烈争论的主题。一个关键的想法是在海底的山脊上形成了新的海洋地壳,海洋板块彼此远离,地球内部的岩浆在它们之间涌动。根据这一理论,地壳应该是海脊顶部的新材料,其年龄应随着距离顶部的距离而增加。
 
证明这一点的唯一方法是分析沉积物和岩心。在1968年至1969年的冬天,Glomar Challenger在南大西洋的中大西洋山脊的东部和西部钻了七个地点。海底的火成岩和上覆的沉积物与预测完全一致,证实海脊和板块构造在海洋地壳形成是正确的。
 
重建地球的历史
 
地球历史的海洋记录比陆地上的地质构造更为连续,风,水和冰的侵蚀和再沉积可能破坏记录。在大多数海洋位置,沉积物由颗粒,微化石和微化石沉积,并保持在原位,最终屈服于压力并变成岩石。
 
保存在沉积物中的微化石(浮游生物)是美丽且信息丰富的,即使有些小于人类头发的宽度。像大型植物和动物化石一样,科学家们可以利用钙和硅的这些微妙结构来重建过去的环境。
 
由于科学的海洋钻探,我们知道在6600万年前小行星撞击杀死了所有非鸟类恐龙之后,新的生命在几年内在火山口边缘殖民,并在3万年内完整的生态系统蓬勃发展。一些深海生物直接通过陨石撞击生活。
 
海洋钻探还表明,一千万年后,大量的碳排放 - 可能来自广泛的火山活动和甲烷水合物融化释放的甲烷 - 引起了一场突然的,强烈的变暖事件,或者说是高温,称为古新世 - 始新世最高温度。在这一集中,即使是北极也达到了华氏73度以上。
 
由于碳释放到大气和海洋中而导致的海洋酸化导致深海生态系统的大量溶解和变化。
 
这一集是气候变暖快速影响的一个令人印象深刻的例子。如果我们燃烧地球上所有的化石燃料储备,估计PETM期间释放的碳总量约等于人类释放的碳量。然而,一个重要的区别是火山和水合物释放的碳的速度比我们目前释放化石燃料要慢得多。因此,除非我们停止排放碳,否则我们可以期待更加引人注目的气候和生态系

寻找海洋沉积物中的生命
 
科学海洋钻探还表明海洋沉积物中的细胞与海洋或土壤中的细胞大致相同。 探险队在深度超过8000英尺的沉积物中发现了生命; 在8600万年的海底沉积物中; 温度高于140华氏度。
 
今天,来自23个国家的科学家正在通过国际海洋探索计划提出并开展研究,该计划利用科学海洋钻探从海底沉积物和岩石中恢复数据,并监测海底环境。 Coring正在提供有关板块构造的新信息,例如海洋地壳形成的复杂性以及深海生物的多样性。
 
这项研究费用昂贵,技术和智力都很强烈。 但只有探索深海才能恢复它所拥有的宝藏,更好地了解它的美丽和复杂性。会话

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