رحلة قياسية لتسجيل خندق أتاكاما

الشكل 1: تم إنزال عرقلة شيلي القاعية في البحر في بداية الثالثة ، وتسجيل الغوص ، إلى 081 8 متر في خندق أتاكاما. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل 1 أ: رُسِّب عمود من الرواسب عندما سقطت مركبة أوراديا القاعية عند 8024 متر في 26 يناير 2018. وفي الغطس التالي ، وصل الهبوط القاعي إلى عمق عمق خندق بيرو-تشيلي ، وهو 081 8 متر. ولوحظ هولوثوريانز ، أمفيبوودس ، بوليكيات ، وحيوانات أخرى ، وتم التقاط بعض في فخ طعم. تم تشغيل المركبة الفضائية من السفينة العلمية التشيلية كابو دي هورنوس ، التي تديرها أرمادا التشيلي. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل 2: مركبة الهبوط القاعية تعلو أوداسيا على جانب الطريق لنشرها طاقم سفينة السفينة العلمية الشيلية الحديثة كابو دي هورنوس ، التي تديرها أرمادا التشيلي. تضع الكريات الزجاجية طفوًا مرتفعًا ، في حين تضع الأدوات الوزن منخفضًا ، مما يخلق استقرارًا كامنًا. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل (3): الدارة مع شبكات العوالق المتعددة لأخذ العينات في أعماق منفصلة. توجد أجهزة استشعار البيئة Sea-Bird في الجزء العلوي من الإطار الفولاذي الكبير. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل 4: جمبري صغير ودقيق ، حياً وفي حالة ممتازة ، تم جمعه من قبل شبكة العوالق Mocness. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل 5: ممر أمفيبود كبير تم استعادته من خندق أتاكاما خلال ATACAMEX 2018. (الصورة: Courtesy Kevin Hardy و Atacamex 2018)

الشكل 6: جمع علماء تشيليون عينات من مركبة أوراديا القاعية بعد رحلتها الثالثة إلى أرضية الخندق ، ووصلت إلى 8081 متر. (الصورة: بإذن من Kevin Hardy و Atacamex 2018)

Previous Next

نجحت حملة قادتها تشيلي لاستكشاف خندق المحيط قبالة ساحلها في إطلاق واستعادة مركبة هبوط قاعية تدعى DOV Audacia (Audacity) ، ثلاث مرات إلى عمق أكثر من 8000 متر ، وآخرها إلى عمق قياسي يبلغ 8081 متر. باستخدام رحلة الصيد Mocness Trawl ، جمعت البعثة أيضًا العوالق على عمق 5000 متر. تمثل بعثة "أتاكاميكس 2018" علامة بارزة في العلوم البحرية في تشيلي ، حيث يتابع الباحثون أعمالهم المنجزات في مجال استكشاف البحار والبحوث في أعماق البحار.

تعد منطقة هدال المنطقة الأعمق من المحيط ، حيث تتراوح من 6،000 إلى 11000 متر تحت مستوى سطح البحر. الوصول إليها ودراستها أمر صعب للغاية بسبب الضغوط العالية والصعوبات الكبيرة للوصول إلى هذه الأعماق. لهذه الأسباب ، وليس لعدم الاهتمام ، ظلت هذه المنطقة غير مستكشفة عمليا. تضم منطقة هدال أكثر من درجة من الخنادق ، العديد منها تشكل حلقة النار في المحيط الهادئ ، حيث تبلع الأرض جزءًا من قشورها بسبب غرق صفيحة تكتونية واحدة تحت أخرى ، مما أدى إلى سلاسل الجزر والمناطق الجبلية مثل جبال الأنديز. . يمكن أن تنفجر خنادق المحيط بشكل غير متوقع في النشاط الزلزالي المكثف ، مما يؤدي إلى حدوث هزات مدمرة وأمواج تسونامي مدمرة.

على طول الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية تقع خندق بيرو - تشيلي (أتاكاما) ، أطول كوكب الأرض ، مع أقصى عمق يقدر بحوالي 8065 متر ، مما يجعله أعمق خندق عاشر في العالم.

في الفترة ما بين 25 يناير و 2 فبراير 2018 ، في بعثة Atacamex 2018 ، قام المحققون الشيليون من معهد Milenio de Oceanografía (IMO-Chile) ، بقيادة البروفيسور ومدير المعهد Osvaldo Ulloa ، بعمل الملاحظات الأولى وجمعوا العينات من أعمق الأعماق ، 8081 متر في خندق أتاكاما. وكانت السفينة العلمية التشيلية كابو دي هورنوس ، التي تشغلها أرمادا التشيلي ، هي سفينة الدعم السطحية.

يتطلب تحقيق الاستكشاف التاريخي أولاً العثور على طريقة أخرى غير الونش الضخم والأسلاك الطويلة المستخدمة عادةً لضبط أعماق البحر. وبدلاً من ذلك ، اعتمد الباحثون على تصميم وبناء مركبة حرة مخصصة من طراز hadal ، وهي مركبة قاعية. مصنوعة من مواد حديثة ، تم تصميم وبناء المركبات ذات التقنية العالية في أعماق المحيطات ذات التقنية العالية من قبل Global Ocean Design (سان دييغو ، كاليفورنيا). وقد أطلق د. أولوا على مركبة الهبوط القاعية "Audacia" (Audacity) (Audacity) ، للاعتراف بالجرأة والجرأة اللازمة لتحدي حدود غير مستكشفة. شاحنة الهبوط القاعية "Audacia" هي 96 بوصة / 244 سم طولاً وعرضها 25 بوصة / 64 سم (عرض 49 بوصة / 125 مم) مع أحواض التعويم الجانبية المتغيرة) × 21 بوصة / 53 سم وعمقها حوالي 400 رطل / 182 كجم. في الماء ، تم تهذيب المركبة الأرضية لتطفو مثل عوامة سبار بقدرة 40 رطلاً من الطفو الإيجابي. استغرق مرساة مستهلكة وزنها 80 رطل / 36 كجم ، لاندر إلى أسفل بمعدل حوالي 1M / ثانية. لن يؤثر الإزاحة الجانبية بواسطة تيار سطحي على الكثير من التأثير. إذا كان تيار السطح سماكته 100 م ، فستفجر منه المركبة في غضون دقيقة و 40 ثانية. وقد صممت وصنعت مركبة الهبوط القاعية "أوداسيا" من قبل كيفن هاردي ، جلوبال أوشين ديزاين (سان دييغو ، كاليفورنيا) ، وهو خبير عالمي في تصميم وبناء الهبوط في أعماق البحار للاستكشاف. واستخدم مكونات من عدد من الشركات الدولية.

قامت مركبة الهبوط القاعية بثلاث غطس خلال بعثة Atacamex 2018 ، وجميعها تصل إلى عمق يزيد عن 8000 متر. بعد إطلاق المرساة ، عاد إلى السطح بالقرب من نقطة النشر.

إنجازات "Audacia" الرئيسية في خندق Atacama هي:

• إجراء قياسات وموقع في الموقع دون عمق 8000 متر ؛
• تسجيل عمق أكبر من القيمة التاريخية التاريخية (8،065 متر) ، وإنشاء سجل جديد يبلغ 8081 متر ؛
• جمع عينات من مياه البحر على عمق يزيد عن 8000 متر ، مما يسمح بملاحظة لأول مرة عن أي نوع من الكائنات الحية الدقيقة التي تسكن مياه خندق أتاكاما ، وكذلك بعض الخصائص الكيميائية لمياه البحر العميقة في هذه المنطقة من المحيط الهادئ؛
• الحصول على صور لقاع البحر من الخندق في عمق أكثر من 8000 متر ؛
• الحصول على قناني الأرجل (القشريات) على عمق يزيد عن 8000 متر باستخدام مصيدة الطعم التي تم نشرها بشكل مستقل عن طريق الهبوط ؛
• تصوير الأحياء النشطة والكثيفة التي تعيش في الطبقة القاعية للحدودية ؛
• إظهار استخدام المرتزقة القاعية عالية القدرة على التكيف ، مما يسمح بزيادة استكشاف المحيطات العميقة بتكلفة إجمالية أقل.

The Benthic Lander
إن مركبة الهبوط القاعية هي مركبة حرة غير مقيدة ، وتعني بمجرد أن تكون على الجانب ، يتم قطع كل الاتصال المادي بالسفينة. تعتمد قدرة الهبوط على العبور إلى الأسفل والخلف على التحكم في الكثافة وفقًا لمبدأ أرخميدس: إذا كانت المركبة أكثر ثقلاً من مياه البحر التي تغرقها ، إذا كانت أخف ، فإنها تطفو. توفر المرساة المستهلكة الوزن السلبي للإغراق ، حيث يوفر الطفو الثابت الإزاحة لإعادة التعويم إلى السطح بمجرد تحرير المرساة.

إن المرتفعات القاعية هي أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة للوصول إلى مواقع المياه أو القاع. يمكنهم حمل الفخاخ ، وأخذ العينات ، وأجهزة الاستشعار. يمكنهم السفر إلى أي عمق ، والبقاء لفترات قصيرة من الزمن لعدة سنوات. يمكن تحرير Landers بموعدات العد التنازلي أو الأوامر الصوتية أو الإصدارات الزمنية الكهربية (GTR) أو بواسطة مشغل حدث مبرمج مسبقًا. ويمكن إجراء العمليات على سفن مستأجرة أصغر حجما من موانئ قريبة من موقع الاهتمام ، مما يحرر الباحثين من التكاليف والجدولة المهمة للقوارب الأوقيانوغرافية. بعضها صغير بما يكفي ليتم رفعه بيد واحدة من المحيط ، ولكنه قوي بما فيه الكفاية للسفر إلى قاع أي خندق في المحيط. تشمل الاستخدامات الموسعة الاستكشاف والعلوم والأبحاث والمراقبة البيئية. يمكن نشرها بشكل فردي ، أو بأعداد كبيرة لمسح مساحة كبيرة من سفينة صغيرة. وبمجرد نشر المركبة ، فإنها تكون خالية من السفينة ، بينما تكون السفينة في نفس الوقت مجانية إذا كانت المركبة. يمكن تكوين الأرض للتواصل مع بعضها البعض ، أو مع منصة سطحية مثل منصة نفطية. يمكن إجراء العديد من نفس العلوم المقترحة باستخدام شبكات OOS من الكوابل إلى الشاطئ باستخدام اليابسة القاعية ، مع الحد من عدم توفر البيانات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. يمكن تصميم الأجهزة المصممة للتزاوج مع OOS باستخدام أجهزة الإنزال.

نشر DOV Audacia تستخدم رافعة ، taglines ، وإصدار سريع. وعند عودته إلى السطح ، سحب زوج من زودياك المركبة إلى السفينة ، كابو دي هورنوس ، حيث تم ربط حبال لرفع المركبة على ظهرها باستخدام الرافعة. تم تأمين المركبة في اتجاه رأسي بحيث يكون كلا جانبي المركبة قابلًا للإزالة ونزول البيانات.

تتم إدارة ميزانية الطفو من خلال استخدام البلاستيك على المعدن للإطار والألواح الجانبية. توفر الكوبرا الزجاجية البورسليكاتية 17 بوصة (Nautilus Marine Service، Buxtehude، DE) كلا من الطفو والمساكن ، وهي أخف من التركيب النحوي. تم توفير تجهيزات محول من خلال الهيكل ومنافذ تفريغ / تفريغ في الزجاج بواسطة Global Ocean Design. تم توفير وصلات تحت الماء بواسطة MacArtney / SubConn.

أزواج من كرات التعويم مقاس 10 بوصات ، مصنفة على عمق 10 كم ، إضافة واحدة إلى كل جانب حتى 8 أضعاف كحد أقصى ، وتوفر طفوًا متغيرًا يصل إلى 72 رطل / 33 كجم. وقد توفر الكرات العشرة "10" أيضًا صكًا مساعدًا للباحثين الضيوف الذين يرغبون في "ركوب الركوب" على مركبة الهبوط الشيلية. توفر صينية وزن الصابورة في الأسفل تعلقًا مناسبًا بأوزان القطع.

يسحب وزن مرساة 40 كيلوغرام الهبوط القاعي إلى قاع البحر. للارتقاء ، يتم إطلاق المرساة إما عن طريق نظام الأوامر الصوتية BART (EdgeTech ، West Wareham ، MA) أو مؤقت للعد التنازلي (Global Ocean Design). لوحة EdgeTech BART التي تم تطويرها لهذه المهمة تتميز بسلكين محترقين ، وثلاثة أوامر إضافية ، يمكن تحويلها جميعًا إلى أقراص مشتعلة.

تم إجراء تحديد اتجاه الراديو (RDF) ومنارات استعادة القوية من قبل Xeos (Dartmouth، NS، CAN). هذه عملت بشكل جيد للغاية. لوحة منارة GPS مخصصة (تصميم المحيط العالمي) والداخلية LED القوية ، عملت بشكل جيد. وقد أدى تباطؤ ساتليتي في نصف الكرة الجنوبي إلى تباطؤ معدل تحديد الموقع الحقيقي الذي ينتقل إلى السفينة.

طلب الباحثون التشيليون أن يتم تضمين عينات مزدوجة من المياه بسعة 30 لتر في جهاز الهبوط للدراسات الميكروبية. تم توفير هذه من قبل المحيط اختبار المعدات (ميامي ، فلوريدا).

كان مستشعر P / T الصغير "Duet" (RBR ، أوتاوا ، ON ، CAN) يعمل بشكل جيد للغاية للوصول إلى أقصى عمق ، مما يوفر فحصًا متقاطعًا لمستشعر Sea-Bird الرئيسي ، وفقًا لما يطلبه المسجلون Chilan. كان CTD Deep 19 مع المستشعر DO (Sea-Bird Scientific، Bellevue، WA) حزمة المستشعر الأساسي المفضل من قبل العلماء التشليليين. عملت أجهزة الاستشعار CTD دون عيب على عمق الخندق الكامل ، في حين أن جهاز استشعار DO لم يعمل أقل من 1500 متر.

تم تطوير كاميرا الفيديو ذاتية التسجيل تحت الماء لهذا المشروع من قبل SubAqua Imaging (سان دييغو ، كاليفورنيا) ، و Pisces Design (لا جولا ، كاليفورنيا). جراب البطارية 14.8vdc / 32Ah مع BMS الداخلي لتشغيل المصابيح يعمل بشكل جيد (Global Ocean Design). تضطر مصابيح LED المعوضة للضغط إلى بعض التحسينات اللازمة للعمل بشكل أكثر موثوقية.

مع قرب الخندق من الشاطئ ، أدرك مستكشف هادال جيمس كاميرون ، الذي بقي على اتصال مع البعثة ، أنه يمكن ملاحظة العمق بين خنازير القاع Atacama. تم التقاطها بالفعل عينات من amphipods كبيرة في الفخاخ الطعم.

تتيح المركبات البرية القاعية لأي مؤسسة أو وكالة من أي حجم ، في أي بلد ، فرصة استكشاف بحارها الخاصة إلى أي عمق تريده ، من الجرف القاري الضحل إلى أرضية خندق المحيط ، لفترة زمنية تختارها. إنها تقنية مثيرة للجدل تمكّن الجميع.

السمنة
جنبا إلى جنب مع الهبوط القاعي "Audacia" ، استخدمت بعثة Atacamex معدات الجيل الأحدث الأخرى: "Mocness" (اختصار لـ "شبكة الفتح والختام المتعددة ، مع نظام استشعار بيئي") ، شبكة كبيرة من العوالق مع أقسام مختلفة تفتح وتغلق من خلال آلية كهرو صوتية ، مما يسمح بجمع العينات في أعماق مختلفة (أنظمة أخذ العينات البيئية البيولوجية (BESS) ، N. Falmouth ، MA). سجل إريش هورغان (BESS) والدكتور روبين إسكريبانو رقما قياسيا تاريخيا عالميا آخر لهذه المنطقة من المحيط ، "الحصول ، لأول مرة ، على عينات من العوالق من عمق 5000 متر". في المخروط الجنوبي من قارة أمريكا الجنوبية ، جمعت كمية كبيرة من الكائنات الجديدة في أعماق البحار ، بما في ذلك الأسماك ، والتي سيتم دراستها الآن في مختبرات المنظمة البحرية الدولية لتحديد وفهم بيولوجيتها بشكل أفضل.

من سفينة الأبحاث التابعة للبحرية التشيكية AGS-61 Cabo de Hornos ، الدكتور أوزفالدو أولوا ، كبير علماء Atacamex 2018 ، أعلن "أننا حققنا وصولًا متكررًا إلى قاع الخندق ، وإلى عمق أكبر مما تم الإبلاغ عنه ، ومن هناك كنا قادرة على جمع الماء والكائنات والصور ، والمعلومات الهيدروغرافية. توجد إمكانيات وضع أجهزة استشعار لتنفيذ قياسات الزلازل أو التيار ، على سبيل المثال. مع ذلك ، فإننا نشير إلى الطريق لتحقيق برنامج وطني متعدد التخصصات للتنقيب والدراسة العلمية لخندق أتاكاما.

استنتاج
يوضح Atacamex 2018 أن العلوم الشيلية ، التي تم تطويرها بالعاطفة والإبداع والتعاون الدولي والجرأة ، يمكن أن تساهم في فهم العالم كله للكوكب. كدولة ، تمتلك تشيلي الموارد البشرية ، والصناعة ، والأدوات اللازمة لقيادة استكشاف ودراسة جنوب شرق المحيط الهادئ - المنطقة الأقل شهرة على الكوكب الأزرق.

وأضاف هاردي: "مع هبوطهم القاعي الجديد ، وفريق الهبوط القاعي من IMO ذوي الخبرة والموهبة ، وضعت شيلي وعلماءها البحريون أنفسهم على الحافة الرائدة للتحقيق في أعماق المحيط في خندق Atacama ومناطق أخرى من المحيطات الجنوبية. هم مجموعة استثنائية ، من بين أفضل ما أبحر معه. أنا سعيد جدًا لأنني كنت جزءًا من هذه المغامرة الدولية الكبرى بحثًا عن معرفة جديدة ".

ويجري التحقيق الأوقيانوغرافي ، الذي يضم مشاركوه باحثين من جامعة الكونسيبسيون ، والجامعة البابوية الكاثوليكية في شيلي ، وجامعة أنتوفاغاستا ، وذلك بفضل دعم مبادرة العلوم الألفية (ICM) ، واللجنة الوطنية للبحوث العلمية والتكنولوجية. (CONICYT) ، والبحرية الشيلية ، والأحزاب الخاصة.

المؤلفون
Kevin Hardy (إلى اليمين) ، أسس Global Ocean Design LLC بعد تقاعده من معهد Scripps Institute of Oceanography. كان قد صمم وبنى سابقاً مركبة الهبوط في رحلة جيمس كاميرون DEEPSEA CHALLENGE.

د. اوزفالدو أولوا (يسار) هو بروفيسور تيتولار ، ديبارتامينتو دي أوشنوغرافيا ، يونيفرسيداد دي كونسبسيون ، مدير معهد ميلينيو دي أوشنوغرافيا (المنظمة البحرية الدولية - شيلي) ، وعالم رائد في بعثة ATACAMEX 2018.

المؤلفون د. اوزفالدو اولا و كيفن هاردي

(كما نشرت في طبعة أبريل 2018 من مراسل تكنولوجيا البحرية )