}

El fons marí, un univers inconfusible

2007/11/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

En la dècada de 1960, la conquesta de l'espai estava de moda. Estatunidencs i russos jugaven una carrera científica i tecnològica, qui arribava més lluny, qui descobria més mons sorprenents en un espai ampli. Però en la mateixa època, uns científics van començar a investigar un altre univers encara no explorat. I van veure que algunes claus per a entendre el món que trepitgem amb els peus estaven en el fons de la mar.
El fons marí, un univers inconfusible
01/11/2007 | Galarraga Aiestaran, Ana | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

El coneixement de les xemeneies hidrotermals del fons marí ha contribuït a completar la teoria de la tectònica de plaques.
Nou Hampshire Univ.
Durant segles, geògrafs, geòlegs i oceanògrafs van creure que el fons marí era una zona habitada, sense activitat ni vida. Sense més, el fons marí era considerat el lloc on s'acumulen els productes de l'erosió continental i els esquelets dels animals que habiten en la superfície.

Aquesta visió no va canviar fins a la dècada de 1960. És en aquesta època quan comencen a explorar-se els fons oceànics. Fins llavors la tecnologia no estava tan avançada com per a baixar fins al fons de la mar, però en 1964 els nord-americans van embarcar en Alvin. Igual que van dissenyar Apollo per a anar a la Lluna, van fer un submarí que podia albergar a tres persones en el seu interior per a arribar al fons de la mar, i avui dia Alvin continua arrossegant a persones en la profunditat de la mar.

Els científics deuen en gran manera a submarins com aquest.

Petjades de la tectònica de plaques

El dorsal oceànic, de seixanta mil quilòmetres de longitud, recorre tots els oceans del món.
NOAA

Entre altres coses, les expedicions realitzades en els submarins tripulats han contribuït a completar la teoria de la tectònica de plaques. De fet, en el dorsal oceànic mundial els científics han inundat nombroses ocasions i han observat de prop les proves de l'aparició de la nova superfície.

Segons la teoria de la tectònica de plaques, l'expansió oceànica mou les plaques continentals. I aquest moviment es produeix precisament en el dorsal. En l'eix de la dorsal es produeixen erupcions volcàniques i s'emeten grans bugades de lava. Generalment són bugades basàltiques que formen una nova superfície. A mesura que es produeixen noves erupcions, les zones de superfície terrestre de nova creació s'allunyen de l'eix.

Es desplacen uns centímetres a l'any cap als costats, per la qual cosa en l'escala temporal de l'ésser humà el moviment no destaca. Però en geologia el temps es mesura en milions d'anys, i en un milió d'anys el fons s'allunya desenes de quilòmetres. Així, a desenes de milions d'anys, es troben a centenars o milers de quilòmetres de la dorsal en la qual es van formar els fons oceànics.

A mesura que s'allunya de la dorsal, la superfície oceànica es va refredant i la seva densitat augmenta. Quan la densitat d'aquesta superfície oceànica és major que la del mantell inferior, s'enfonsa. La zona d'enfonsament es denomina zona de subducció. En el mantell, l'escorça terrestre es fundi, per la qual cosa, tal com indiquen els geòlegs, l'escorça es recicla "", amb el que es completa el procés de formació de la superfície terrestre.

L'escassa emissió de lava en les erupcions que es produeixen en el dorsal dóna lloc a estructures coixins (foto esquerra). Si s'aboquen grans quantitats de lava, es formen estructures tipus llacs (a la dreta).
(Foto: T. Juteau)
Tot això, d'origen oceànic dorsal, té una longitud de 60.000 km i travessa tots els oceans del món. Excepte a Islàndia i en un altre lloc, es troba sota l'aigua i la cresta es troba a una profunditat aproximada de 2.500 metres. El propi dorsal s'alça entre 2.000 i 3.000 metres sobre les valls abissals que ho separen dels continents.

Volcans submarins

No obstant això, encara queden moltes preguntes per respondre sobre l'activitat volcànica en el fons marí. Per exemple, fins ara ningú s'ha oposat en el moment en què s'està produint una erupció. Per contra, fa trenta-quatre anys van descobrir les clares petjades de l'expansió oceànica. Va participar en l'operació Famous ( French American Mid Ocean Undersea Survey ), impulsada per científics estatunidencs i francesos, en 1973-74. Dirigit pel geòleg Xavier Le Pichon, van explorar el rift situat a uns 700 quilòmetres al sud de les Açores, la profunda vall que divideix la cresta de la dorsal central de l'Atlàntic. El seu objectiu era descobrir les petjades de l'expansió oceànica.

En aquesta operació, a més d'Alvin, van utilitzar el batisfono Archimede i una tripulació submarina francesa, Cyana. Des del seu interior, els científics van veure per primera vegada un sorprenent món de basalts. L'operació va ser realment fructífera, ja que els submarins els van permetre caminar sobre el fons de l'oceà i veure amb els seus ulls la recentment creada superfície. A més de veure, es van prendre imatges i es van prendre mostres i es van mesurar diversos paràmetres físic-químics en el lloc.

El vaixell perforador permet analitzar la composició i estructura de l'escorça oceànica, així com els sediments que la cobreixen.
T. Juteau

Després de Famous van arribar més expedicions per a explorar el fons oceànic. En aquestes exploracions es va utilitzar, a més del submarí, el vaixell perforador. El vaixell perforador és molt útil per als geòlegs ja que recull columnes cilíndriques de 6 cm de diàmetre i diversos metres de longitud. D'aquesta forma es pot estudiar la composició i estructura de l'escorça oceànica, així com els sediments que la cobreixen.

Xemeneies hidrotermals

La següent exploració coneguda de Famous va ser Cyamex en 1978. Per a llavors, els geòlegs estaven fascinats per les estructures generades per les erupcions que es produeixen en el dorsal. El magma basàltic surt a 1.200 °C i l'aigua de la mar està a 2 °C. Per tant, la seva solidificació és immediata i el seu aspecte varia en funció del volum abocat. Si no s'aboca molta lava, es creen estructures en forma de coixí (pillow lava, en anglès). Són de diverses formes, sovint similars als tubs. Per contra, quan s'aboca molta lava, la lava ocupa totes les ranures i es formen estructures planes com a llacs.

En l'operació franc-mexicana Cyamex, a l'entrada del golf de Califòrnia, en aigües mexicanes, van descobrir altres estructures fins llavors desconegudes com a xemeneies hidrotermals. Un dia un científic mexicà va descendir a l'interior de Cyana i va veure una estructura especial de vius colors. Sobre ell es trobaven restes d'animals morts, com les petxines que comencen a desfer. A continuació es van realitzar altres immersions en la zona, trobant restes de corrents calents, fòssils de cucs, cloïsses mortes i més xemeneies. Però tots estaven morts.

Les xemeneies hidrotermals són construccions metàl·liques.
Institut Max Planck

De sobte... oasi

A l'any següent, en 1979, amb l'objectiu de trobar xemeneies hidrotermals actives, científics francesos i estatunidencs van tornar al mateix lloc en l'operació Rise. Van portar l'Angus per a treure fotos del fons. Es va triar el lloc amb Sonarra i sobre la cadena volcànica es van prendre milers de fotografies del fons. En ells s'observava si hi havia restes de vida. En funció d'això es va triar el lloc on submergir-se, dins d'Alvin.

Així van descobrir les primeres xemeneies actives. Precisament va ser el professor emèrit de la Universitat de Brest, el geòleg Thierry Juteau, qui va descobrir per primera vegada l'ecosistema que els envolta. En plena foscor, a una profunditat en la qual l'oceà sembla morat, milers d'animals es reunien al voltant d'espectaculars fumaroles que abocaven aigua negra: crancs, polps, peixos, cucs, gegants... De fet, les fumaroles emeten diòxid de carboni, metà i, sobretot, sulfur d'hidrogen dissolt en aigua calenta (l'aigua surt a 350 °C). Per tant, l'entorn és propici per al creixement de bacteris anaerobis amb les quals conviuen nombrosos invertebrats i vertebrats en la simbiosi.

Les pròpies fumaroles són "construccions metàl·liques". Dissolts en l'aigua s'extreuen sulfurs metàl·lics que en entrar en contacte amb l'aigua freda de l'oceà precipiten immediatament. D'aquesta forma es creen estructures de pirita (Fes 2), calcopirita (CuFeS 2), blenda (ZnS) i galena (Pb S) lleugerament, i sulfat càlcic (Cas 4) blanc. Altres sals minerals (hidròxids de ferro, manganès i cobalt) suren sobre la xemeneia a 200-3.000 metres i es van acumulant a poc a poc sobre les roques basàltiques de la zona formant una escorça negra.

En el fons de l'oceà, en un món que sembla totalment morat, milers d'animals es reuneixen al voltant de les fumaroles.
T. Juteau

Des de llavors, els científics han demostrat que les fumaroles formen part del sistema hidrotermal del fons marí. L'aigua freda de l'oceà s'enfonsa per les esquerdes de l'escorça terrestre. En baixar dissol els minerals de les roques. Sota la superfície terrestre, en la part superior de les cambres de magma, es produeixen reaccions d'alta temperatura. A continuació, els fluids hidrotermals s'extreuen de les xemeneies en forma de fumarola negra, el cabal de la qual pot ser superior a un metre cúbic per segon. Tot el sistema és imprescindible perquè la composició de l'aigua marina sigui estable.

L'exploració del fons marí no ha acabat, però és clar que a mesura que els avanços tècnics permetin coneixerem millor l'univers submarí. A més, els interessos econòmics també estan impulsant l'exploració del fons oceànic: l'esgotament de les mines superficials ha portat a buscar noves fonts. I l'oceà dorsal és un gran magatzem de metalls.

Petits exploradors
Fins a la dècada de 1960 s'utilitzaven batisfatos per a descendir al fons marí. Amb ells es van fer rècords espectaculars. Per exemple, en la dècada de 1960, el batiskafo francès Archimede va aconseguir arribar als 10.800 metres de profunditat en la fossa de les Mariannes. No obstant això, aquestes immersions no tenien grans objectius científics. De fet, els batisfatos no eren aptes per a explorar el fons, eren molt pesats (200 tones) i no eren capaces de moure's pel fons.
En 1964 es va formar el primer submarí tripulat especialment dissenyat per a investigar el fons marí: Alvin . Ell i els seus posteriors semblants van revolucionar l'exploració del fons marí. Són submarins resistents a la pressió a gran profunditat, alhora que lleugers. Alvin, per exemple, pes només 17 tones, però la seva esfera de titani i ferro suporta bé la pressió a 4.500 metres de profunditat, màxima que pot aconseguir Alvin.
Submarí Alvin.
(Foto: Institut Max Planck)
Per a arribar a aquesta profunditat, Alvin triga unes dues hores a pujar i sengles. En cada immersió roman submergit un màxim de deu hores amb un pilot i dos científics en el seu interior. Així, els científics disposen d'entre 4 i 6 hores per a observar l'entorn tombat en el sòl per les finestres, treure fotos i fer pel·lícules, recollir mostres mitjançant el braç robòtic i experimentar sobre el terreny. No obstant això, Alvin porta en el seu interior, per si de cas, suficient oxigen perquè tres persones passin 72 hores.
La seva capacitat de moviment és il·limitada gràcies a sis propulsors reversibles. D'aquesta manera, pot quedar-se surant a la profunditat que desitgi, col·locar-se en el fons o navegar sobre el fons seguint un relleu accidentat. L'enfonsament i aflorament es realitza simplement per gravetat i boies.
En total, Alvin ha realitzat més de 4.200 immersions i ha portat a 12.000 científics, enginyers i observadors a la profunditat de l'oceà. Des de la seva creació ha estat molt renovada, per exemple, en 2006 se li va col·locar un altre braç robòtic. Però hi ha coses bàsiques que no poden canviar, per la qual cosa estan fent el seu substitut. No obstant això, els primers petits exploradors han fet un treball únic en l'exploració del fons oceànic.
Thierry Juteau: "Mai oblidaré el vist el 21 d'abril de 1979"
Thierry Juteau és conegut per ser un bon geòleg i un gran comunicador, però sobretot per haver tingut l'oportunitat de veure les xemeneies hidrotermals per primera vegada. Ens quedem amb ella en una xerrada que va oferir en Zumaia sobre aquest descobriment. Així, recentment, Juteau ens ha acollit a la seva casa d'Hendaia i, amb calma, ens ha explicat les seves vivències i recerques amb gran amabilitat.
Tu vas estudiar geologia, com sorgeix el teu interès pels fons marins?
Jo vaig cursar estudis universitaris en els primers anys de la dècada de 1960, i en aquella època no es parlava de l'oceà perquè era totalment desconegut. De fet, vaig començar a estudiar les ofiolitas. Les ofiolitas són fragments de l'antiga escorça oceànica, actualment sobre l'escorça continental. I la similitud entre ells és enorme: A Oman es troba la major ofiolita del món i, quan sóc allí, tinc la sensació d'estar sobre el fons de la mar.
(Foto: A. Galarraga)
Però encara no sabíem com era el fons marí. Llavors, en la dècada de 1960, els estatunidencs van començar a elaborar el mapa dels fons oceànics, que van ser els que van veure el dorsal oceànic. I en aquella època també va sorgir la teoria de la tectònica de plaques (1967-68), i van començar a pensar que el dorsal tenia allí una funció important. Així, sent la meva especialitat els dorsals fòssils, em va sorgir el desig de veure dorsals actius.
I vas tenir l'oportunitat d'omplir de ganes.
Sí, vaig tenir molta sort perquè llavors els geòlegs van començar a participar en les expedicions. De fet, en el fons de la mar es van fabricar els instruments necessaris per a realitzar recerques geològiques: petits submarins com Alvin i Cyana, i un vaixell perforador. De fet, en el vaixell perforador vaig fer dues campanyes, una com a director de missió.
L'ofiolita d'Oman és la més gran del món i va ser investigada per Juteauri.
(Foto: B. Hacker/Universitat de Califòrnia)
Però volia estudiar el submarí. No vaig poder participar en l'operació Famous, però per a la pròxima, expedició Cyamex, vaig fer la sol·licitud i em van acceptar per ser especialista en ofiolitas. Aquesta missió va ser molt important, descobrim un munt d'interessants estructures, però va acabar abans de poder trobar xemeneies actives.
No obstant això, a l'any següent vam tornar allí, en l'expedició Rise, i llavors sí, per primera vegada vaig tenir el privilegi de veure els ecosistemes hidrotermals. Va ser el 21 d'abril de 1979 i mai ho oblidaré. Va ser al·lucinant.
Ha continuat investigant el fons oceànic des de llavors?
Sí, he fet molts naufragis, però sempre he conservat un lloc en terra: Ofiolita d'Oman. Per a mi és un lloc estimat. Vaig començar a estudiar-ho en 1981 i encara vaig.
Galarraga d'Aiestaran, Ana
Serveis
236
2007
Resultats
030
Geologia; Oceanografia; Tecnologia; Biologia
Article
Informació

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia