Бурение для раскрытия климатических секретов Земли, похороненных под водой — ПОЧЕМУ?

В этот момент команда использует ряд инструментов, чтобы вернуть пластиковую трубку на палубу и передать ее научным специалистам. Они ждут в касках, защитных очках и ботинках со стальными носками, чтобы вынести осадочное ядро ​​на подиум за пределами научных лабораторий. С этого начинаются исследования.

Одна за другой пустые трубки погружаются в океан и отложения, возвращаются на палубу корабля и проходят множество анализов, доступных на борту.

Зачем здесь сверлить?

Причина, по которой Абрантес и Ходелл, а до них Шеклтон, хотели бурить в этих местах, заключается в том, что морское дно здесь имеет высокую скорость осаждения — это скорость, с которой песок, пыльца и крошечные живые существа оседают на морское дно. Вот что на протяжении тысячелетий создает слои информации, которые ищут ученые. Этот процесс здесь примерно в 10 раз быстрее, чем в других частях океана.

Ходелл говорит, что в 1990-х годах Шеклтон сделал новаторское открытие именно в этом месте, что вдохновило его на эту экспедицию. Эта поездка была не на буровом судне. Вместо этого они использовали технологию, которая позволяла использовать только более короткие ядра. На JOIDES Resolution ученые могут поднимать керны отложений с глубины до 1600 футов ниже морского дна. Керны Шеклтона пришли из осадка менее чем на 150 футов. Но Ходелл говорит, что Шеклтон многому у них научился.

«Он продемонстрировал, что запись на поверхности выглядела точно так же, как в Гренландии, а… запись на дне выглядела точно так же, как в Антарктиде», — сказал Ходелл. Другими словами, Шеклтон обнаружил, что грязь, которую он выкопал прямо из-под океанского дна, содержит те же детали, что и ледяные керны с полюсов.

«Должно быть, это было похоже на момент Эврики, чтобы сказать: «Ага! это выглядит точно так же, как записи ледяных кернов Гренландии, а это похоже на записи антарктических ледяных кернов», — сказал Ходелл. «Он написал много, много статей об этом».

Этот прорыв был огромным, потому что он означал, что микрофоссилии, пыльца и все остальное, что составляет отложения на Пиренейской окраине, в этой области у побережья Пиренейского полуострова, могло бы помочь собрать воедино более подробную картину глобального климата в определенные периоды на Земле. история.

Чтобы проанализировать образцы, требуется много химических анализов и часов работы под микроскопом, но Ходелл говорит, что в мировом океане нет другого места, где фиксируются подобные записи.

«Невероятно, что одно место в океане, одно ядро ​​отложений может иметь связи и компоненты как с обоими полюсами, так и с европейским континентом, — сказал он, — но именно это делает эту иберийскую окраину такой особенный.”

До открытия Шеклтона сведения о полярных температурах воздуха и воды поступали из ледяных кернов. Это означало, что исследователи могли изучать условия только тогда, когда существовал лед — около 800 000 лет в Антарктиде и менее 150 000 лет в Гренландии.

Теперь они могут использовать здешние отложения, чтобы создать картину того, какими были полюса, когда Земля была намного теплее. Это поможет сделать текущие климатические модели более надежными. Лучшее понимание прошлого климата может также помочь людям подготовиться к грядущим изменениям. Шеклтон первым увидел этот потенциал.

«Я чувствую, что мы просто исполняем его желание, его мечту», — сказал Ходелл.

Работа покойного ученого, даже его дух, нависают над этой миссией. Ходелл никогда не сотрудничал напрямую с Шеклтоном и не участвовал с ним в керновых экспедициях. Но Абрантес смог.

Она была на корабле с Шеклтоном в середине 1990-х и говорит, что они в основном работали круглосуточно, извлекая керны и отбирая образцы для изучения.

«Мы работали четыре часа, четыре часа пробовали, четыре часа отдыхали, — сказала она. — И мы тоже пробовали вдвоем, и это было очень весело».

У нее есть фотография, на которой они готовятся бросить трубку с борта лодки. На фото Шеклтон в шортах и ​​сандалиях — чего сегодня не допустят — из соображений безопасности. Абрантес говорит, что надевал туфли на шнуровке только тогда, когда исполнял музыку.

«Он воспринял это так серьезно, что это был единственный раз, когда он надел костюм и туфли», — сказала она о своих музыкальных занятиях. Наряду с его научным успехом, он также был опытным исполнителем на деревянных духовых инструментах и ​​коллекционером.

«Однажды он сказал мне, что музыка — это его жизнь, а наука — его хобби».

Новаторская работа Шеклтона вдохновила многих, в том числе две дюжины ученых Абрантеса и Ходелла, которые собрались, чтобы пробурить Пиренейскую окраину и открыть свои собственные открытия. Ученые надеются показать, как климат Земли менялся каждую тысячу лет за последние 3-4 миллиона лет, что было бы очень подробным отчетом и огромным мероприятием. Они также могут узнать, как эти слои грязи документируют изменения на орбите Земли.

Ядра на палубе

Примерно через две недели в море трубка за трубкой ила поднималась со дна, иногда до 50 кернов на скважину. Каждый керн имеет длину около 30 футов, и бригада бурит несколько отверстий в каждом месте. Каждые несколько часов они передают ядра научным специалистам, опытным ученым и опытным морякам, ответственным за работу корабельных лабораторий, курирование ядер и поддержку научной группы. Когда каждый сердечник поступает на палубу, техники тщательно измеряют его, а затем разрезают на секции длиной от трех до четырех футов. Они тщательно маркируются лазерным гравером.

Затем секции начинают свое путешествие по многочисленным корабельным лабораториям по путям, которые подводят их к различным машинам. После этого техники с помощью электропилы разрезают цилиндры вдоль и разделяют их на части. Наконец, керны вскрываются, и осадок внутри впервые открывается человеческим глазам. Каждое ядро ​​отличается.

«У нас есть от голубого осадка до полностью белого мела, полного отверстий, до красноватого осадка, полного стекла», — сказал Абрантес. Известно, что определенные виды фораминов, или фораминифер, и наннофоссилий коррелируют с определенными временными периодами. Итак, когда специалисты по микрофоссилиям идентифицируют виды, они могут примерно установить возраст отложений.

Вскоре становится ясно, что ученые намного превзошли цель по грязи возрастом от 3 до 5 миллионов лет. В лаборатории описания керна Джерри Макманус, профессор Колумбийского университета, видит в иле неожиданные вещи.

«Внезапно мы обнаружили несколько ядер, которые были немного старше 10 миллионов лет, может быть, 14 миллионов лет», — сказал он. «И они были поразительно изменчивы».

Даже нетренированным глазом видны светлые и темные слои зеленого и коричневого цветов. А грязь таит в себе всякие вкусности.

«В песках были большие куски раковин моллюсков и другие вещи, которые явно должны были упасть откуда-то очень близко к берегу или очень близко к поверхности», — сказал Макманус. «И все это было большим сюрпризом, и это были прекрасные отложения».

Сотрудничество на борту

Несмотря на острые ощущения от неожиданностей, темп корабельной науки может быть неумолимым. Каждый работает 12-часовую смену для достижения конечной цели: максимизировать количество собранного осадка.

Абрантес и Ходелл отобрали членов научной группы из почти дюжины стран. Они искали команду с большим опытом и знаниями. Абрантес говорит, что так работал и Ник Шеклтон. Она говорит, что Шеклтон всегда моделировал совместную работу в команде для достижения лучших результатов в науке, отложив в сторону конкуренцию.

«Я думаю, что это действительно хороший урок для молодежи», — сказала она, отметив, что в экспедиции участвуют несколько аспирантов и докторантов, а также молодые преподаватели и давние профессора, за плечами которых множество исследовательских круизов.

Постдокторант Мэй Хуанг выросла на Тайване и защитила докторскую диссертацию в Гонконге. Когда она присоединилась к экспедиции, она заканчивала постдокторантуру в Смитсоновском институте, а теперь начала постдокторантуру в Принстонском университете. Ранее она плавала на JOIDES Resolution в качестве аспиранта, а на этот раз делит лабораторию на двоих со штатным профессором Университета Брауна Тимом Гербертом. Хуанг сказала, что ценит работу в команде, которая разрушает академическую иерархию.

«Когда я рос, нам не разрешалось задавать вопросы или бросать вызов нашим старшим», — сказал Хуан. «Здесь у всех разный опыт, но все равны, и каждый может внести свой вклад по-своему».

Она умеет писать простой код. Этот навык позволил ей воплотить в жизнь идею, которую Герберт имел, но не придумал, как воплотить в жизнь.

Аспирантка Селеста Паллоне, работающая над докторской диссертацией вместе с Джерри Макманусом в Колумбийском университете, также считает, что атмосфера на борту корабля способствует установлению близких отношений.

«Было здорово иметь возможность поговорить и даже подружиться с людьми, которые находятся на разных этапах своей научной карьеры», — сказал Паллоне.

На корабле Паллоне работает в лаборатории описания ядра в противоположную от Макмануса смену. Но дома она уже ведет свой докторский проект с использованием керна с тихоокеанского побережья Южной Америки. Макманус снова говорит, что наследие Ника Шеклтона витает в воздухе. Еще в 2004 году он и Шеклтон должны были вместе плыть на JOIDES Resolution, но Шеклтон заболел и не смог. Макманус говорит, что Шеклтон действительно интересовался только одним местом в той экспедиции. Сверлили без него.

«И связь с этим днем ​​заключается в том, что Селеста Паллоне работает над своей диссертацией на том же месте, — сказал Макманус, — которое Ник Шеклтон хотел изучить в той экспедиции».

Мили грязи

После двух месяцев в море ученые пробурили четыре площадки, собрав огромное количество ила. Они пересмотрели свои первоначальные планы исследований в ответ на неожиданные направления исследований, которые возникли из ядер.

Наконец, они собираются, чтобы принести последнее ядро. У всех немного головокружение. Они собрали грязи на четыре мили. После передачи последнего ядра — на этот раз техники приглашают ученых работать вместе с ними на подиуме — Абрантес поворачивается к группе.

«Эй, ребята, мы сделали это!» она сказала. Сбор грязи окончен, экспедиция близится к завершению. Три дня спустя буксиры затащили JOIDES Resolution в порт Таррагоны, Испания. Поддоны с сердечниками разгружаются. Они будут отправлены в лаборатории в Европе и США. Ученые отправляются домой.

В то время как морское приключение закончилось, открытия еще не начались. Дэвид Ходелл, один из руководителей экспедиции, предупреждает, что это может занять некоторое время.

«Вскоре после экспедиции могут появиться какие-то яркие, яркие вещи», — сказал он. «Но меня больше интересует медленное горение».

Это исследования, которые могут занять годы или десятилетия. Достаточно долго, чтобы самые молодые члены этой команды стали наставниками для следующего поколения палеоокеанографов, еще больше расширив наследие Ника Шеклтона.

Эми Майер, журналист-фрилансер, работала на борту 397-й экспедиции.