Unglaubliche Technologie: Wie die Tiefsee erkunden

Anmerkung der Redaktion: In dieser wöchentlichen, LiveScience erforscht wie Technologie treibt wissenschaftliche Erforschung und Entdeckung.

Von Herman Melvilles "Moby Dick", Jules Vernes "zwanzig tausend Ligen unter dem Meer" ist das Meer seit langem Gegenstand der Tiefe Wunder und Mysterium.

Für den Großteil der Geschichte der Menschheit, diese riesige wässrige Aufenthaltsort — die deckt 70 Prozent der Erdoberfläche – blieb unerforscht. Aber in den letzten Jahrzehnten Technologie hat damit begonnen, Menschen einen Einblick in die Tiefsee-Landschaft geben. U-Boote können bis in die tiefsten Tiefen des Meeresbodens Personenbeförderung; und autonome Fahrzeuge können jetzt ordnen Sie eine Geographie nie von menschlichen Augen gesehen.

"Technologie spielt eine Rolle bei der Erforschung und das Verständnis des Ozeans seit Tausenden von Jahren, und es weiterhin tun," sagte Andrew Bowen, Leiter der nationalen tief untertauchen Einrichtung in Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) in Massachusetts.

Menschliche exploration

Traditionell haben die Menschen den Ozean von Schiffen auf seiner Oberfläche untersucht. Aber um wirklich zu verstehen, was es heißt im Inneren muss man drin sein. Und welchen besseren Weg, um die wässrige Wohnstätte als in eine bemannte u-Boot zu erleben? Eines der weltweit ersten Tiefsee menschlichen Tauchboote, Alvin, wurde 1964 gebaut. Alvin machte mehr als 4.400 Tauchgänge, einschließlich Tauchgänge um eine verlorene Wasserstoffbombe im Mittelmeer zu finden und das Wrack der Titanic zu erkunden. Die Sub, die im Besitz der US-Marine und betriebenen WHOI, kann drei Personen auf einmal (zwei Wissenschaftler und ein Pilot) tragen und fahren bis zu einer Tiefe von 14.800 4.500 Metern auf Tauchgänge, die letzten sechs bis 10 Stunden. [Infografik: höchste Berg zu tiefsten Ozeangraben]

Filmproduzent und Regisseur James Cameron weltweit Aufmerksamkeit erregt vor kurzem, als er in den tiefsten Teil des Mariana Trench, in einer höhlenartigen Tiefe von 6,8 Meilen (10,9 km), stieg in ein u-Boot er half Build bezeichnet die Deepsea Challenger. Menschen machte diese Reise nur einmal vor, wenn Jacques Piccard und Navy Lieutenant Donald Walsh die Tiefsee Fahrzeug Triest es 1960 pilotiert.

"Menschen sind immer noch die besten"Paket"in Bezug auf eine unbekannte Umgebung zu verstehen," sagte Bowen LiveScience. Menschlichen Kräfte von Beobachtung und Vernunft sind wertvolle Werkzeuge, fügte er hinzu.

Roboter-Reisenden

Trotzdem sind einige Aspekte der Ozeanforschung am besten den Robotern überlassen. Ferngesteuerte Fahrzeuge oder ROVs, sind unbemannte Schiffe gesteuert von Wissenschaftlern an Bord ein Schiffes über eine Leine-Kabel. Die WHOI ROV Jason ist ein zweiteiliges System. Piloten senden Befehle und macht an ein Fahrzeug namens Medea, die sie zu Jason weiterleitet. Jason sendet Rückrechnungen und live-Video zum Schiff. Das ROV enthält Sonar-Ausrüstung, Videokameras und Kameras. Jason hat Manipulatoren für Probenahmen von Rock, Sediment oder Ozean Leben, an die Oberfläche zurückzukehren. Das Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) in Kalifornien hat zwei ähnliche ROVs, Ventana und Doc Ricketts, welche Forscher es verwenden, um Umfrage Unterwasservulkane und noch unsichtbaren Meeresleben zu studieren. [Fotos: gruselige Tiefsee-Kreaturen]

Autonome Unterwasserfahrzeuge oder AUVs, sind eine weitere lebenswichtige Klasse von Hochsee Roboter. Diese Fahrzeuge können große Entfernungen zu navigieren und wissenschaftliche Datenerhebung ohne menschliche Kontrolle. WHOI des AUV, Sentry, kann Umfrage der Mid-Ocean oder erkunden Sie den Meeresboden absteigend soweit 19.700 Füße (6.000 m). Das Fahrzeug kann erzeugen detaillierte Karten des Meeresbodens mit Sonar und Fotografieren der Mittelozeanischen Rücken, Tiefsee Öffnungen und cold Seeps (Regionen wo Methan und Schwefelwasserstoff-reiche Flüssigkeiten aus dem Meeresboden austreten). AUVs auch messen physikalische Eigenschaften des Ozeans, wie Temperatur, Salzgehalt und gelöster Sauerstoff.

Nun, entwickeln Ingenieure Roboter Hybridfahrzeuge, wie WHOIs Nereus, die entweder als ferngesteuertes Fahrzeug oder autonomes Unterwasserfahrzeug funktionieren kann. Nereus erste Mission war, den Herausforderer tief, die tiefste Strecke von Mariana Trench (eine Region unter dem Meeresspiegel liegt tiefer als die Höhe des Mount Everest) zu erkunden. Verwendung von AUVs abgebildet MBARI Wissenschaftler vulkanische Erscheinungen in den Golf von Kalifornien, Mexiko. Sie entdeckt auch mehrere expandierenden Sauerstoff minimale Zonen – sauerstoffarmen Regionen, die Biozönosen drastisch beeinflussen – in Monterey Bay, Kalifornien, und anderen Orten. Eines des Instituts AUVs ist derzeit in der kanadischen Arktis, bereitgestellt wird, wo es die Freisetzung von Treibhausgasen aus icelike Feststoffe genannt Gashydrate im Meeresboden Sediment, die globale Erwärmung beschleunigen studieren wird.

Während Roboterfahrzeuge einen einzigartigen Ausblick auf den Ozean bieten, sehen sie nur eine Momentaufnahme der Meeresumwelt.

Unterwasser-Instrumentierung

Um die Ozeane über einen längeren Zeitraum zu überwachen, benötigen Wissenschaftler Instrumente der Probenahme im marinen Milieus kontinuierlich. Wissenschaftler haben eine Reihe von Sensoren, alles zu tun, von Maßnahme Wassertemperatur und Säure, um Bild Plankton, Wal Anrufe aufzeichnen entwickelt.

"Das Meer ist groß, es ist dynamisch, und es ändert sich viel," sagte Steve Etchemendy, Director of marine Operations bei MBARI. "Es ist schwer zu sehen, was da vor sich geht, es sei denn, wir mit einem Körper des Wassers bleiben können."

Profilerstellung Bojen kann reisen bis zu 330 Fuß (1.000 m) und driften frei, chemische Signaturen zu messen und dann Aufstieg an die Oberfläche Daten zurück via Satellit übertragen. MBARI nutzt diese zur Überwachung der Integrität des südlichen Ozeans, nahe der Antarktis. Der südliche Ozean den Großteil der Sauerstoff produziert, die Erde aus dem Meer kommt, sagte Etchemendy LiveScience.

Große, verankerte Liegeplätze bieten auch Messungen der Gesundheit der Meere. Diese Messen Sie kontinuierlich auf der Meeresoberfläche, Weiterleitung von Daten per Funk zurück.

Unterwasser Observatorien bieten vielleicht die meisten Oberbau die Tiefsee zu studieren. MBARI hat beispielsweise eine sogenannte MARS, Monterey beschleunigt Research System, die auf dem Meeresboden 3.200 Fuß (980 m) tief sitzt. Häfen in der Beobachtungsstelle für seismische Störungen, zum Beispiel können Instrumente gesteckt werden.

Alle diese Technologien – von Tauchpumpen Fahrzeuge zu Unterwasser Observatorien – sollen Zugang zum Ozean, Bowen, sagte. Wie bei jedem unerforschte Grenze"Persistenz im Ozean etwas, was wirklich wichtig ist," sagte Bowen.

Anmerkung der Redaktion: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um 9:20 Uhr ET am Dienstag, den 16. Juli, die Zahl der Menschen zu korrigieren, das Tauchboot Alvin (drei, nicht zwei, wie bereits erwähnt) aufnehmen kann.

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