È sorprendente, ma è vero che sappiamo di più sulla superficie della luna che sul fondo dell'oceano terrestre. Gran parte di ciò che sappiamo proviene dalla perforazione scientifica degli oceani:la raccolta sistematica di campioni di carote dal fondo del mare profondo. Questo processo rivoluzionario è iniziato 50 anni fa, quando la nave di perforazione Glomar Challenger ha navigato nel Golfo del Messico l'11 agosto 1968 sulla prima spedizione del Deep Sea Drilling Project finanziato dal governo federale.

Ho partecipato alla mia prima spedizione scientifica di perforazione oceanica nel 1980, e da allora hanno partecipato ad altre sei spedizioni in località tra cui l'estremo Nord Atlantico e il Mare di Weddell in Antartide. Nel mio laboratorio, io e i miei studenti lavoriamo con i campioni di base di queste spedizioni. Ciascuno di questi nuclei, che sono cilindri lunghi 31 piedi e larghi 3 pollici, è come un libro le cui informazioni aspettano di essere tradotte in parole. Tenendo un nucleo appena aperto, pieno di rocce e sedimenti dal fondo oceanico terrestre, è come aprire un raro scrigno del tesoro che registra il passare del tempo nella storia della Terra.

In mezzo secolo, la perforazione scientifica degli oceani ha dimostrato la teoria della tettonica a zolle, ha creato il campo della paleoceanografia e ha ridefinito il modo in cui vediamo la vita sulla Terra rivelando un'enorme varietà e volume di vita nella biosfera marina profonda. E molto altro resta da imparare.

Innovazioni tecnologiche

Due innovazioni chiave hanno permesso alle navi di ricerca di prelevare campioni di carote da posizioni precise nelle profondità degli oceani. Il primo, noto come posizionamento dinamico, consente a una nave di 471 piedi di rimanere fissa sul posto durante la perforazione e il recupero dei nuclei, uno sopra l'altro, spesso in più di 12 anni, 000 piedi d'acqua.

L'ancoraggio non è fattibile a queste profondità. Anziché, i tecnici rilasciano uno strumento a forma di siluro chiamato transponder sul lato. Un dispositivo chiamato trasduttore, montato sullo scafo della nave, invia un segnale acustico al transponder, che risponde. I computer a bordo calcolano la distanza e l'angolo di questa comunicazione. I propulsori sullo scafo della nave manovrano la nave per rimanere esattamente nella stessa posizione, contrastare le forze delle correnti, vento e onde.

Un'altra sfida sorge quando le punte da trapano devono essere sostituite a metà operazione. La crosta oceanica è composta da roccia ignea che si consuma molto prima che venga raggiunta la profondità desiderata.

Quando questo accade, la squadra di perforazione porta in superficie l'intera asta di perforazione, monta una nuova punta e torna nello stesso foro. Ciò richiede di guidare il tubo in un cono di rientro a forma di imbuto, meno di 15 piedi di larghezza, posto nel fondo dell'oceano alla foce del foro di perforazione. Il processo, che è stato realizzato per la prima volta nel 1970, è come calare un lungo filo di spaghetti in un imbuto largo un quarto di pollice nell'estremità profonda di una piscina olimpionica.

Confermando la tettonica a zolle

Quando iniziò la perforazione scientifica oceanica nel 1968, la teoria della tettonica a zolle fu oggetto di attivo dibattito. Un'idea chiave era che la nuova crosta oceanica fosse creata sulle creste del fondo marino, dove le placche oceaniche si sono allontanate l'una dall'altra e il magma dall'interno della terra è sgorgato tra loro. Secondo questa teoria, crosta dovrebbe essere nuovo materiale sulla cresta delle creste oceaniche, e la sua età dovrebbe aumentare con la distanza dalla cresta.

L'unico modo per dimostrarlo era analizzare i sedimenti e le carote di roccia. Nell'inverno 1968-1969, il Glomar Challenger ha perforato sette siti nell'Oceano Atlantico meridionale a est ea ovest della dorsale medio-atlantica. Sia le rocce ignee del fondo oceanico che i sedimenti sovrastanti invecchiati in perfetto accordo con le previsioni, la conferma che la crosta oceanica si stava formando sulle creste e la tettonica a placche era corretta.

Ricostruire la storia della terra

La registrazione oceanica della storia della Terra è più continua delle formazioni geologiche sulla terraferma, dove l'erosione e la rideposizione del vento, acqua e ghiaccio possono interrompere il record. Nella maggior parte delle località oceaniche il sedimento viene depositato particella per particella, microfossili da microfossili, e rimane al suo posto, alla fine soccombendo alla pressione e trasformandosi in roccia.

I microfossili (plancton) conservati nei sedimenti sono belli e istruttivi, anche se alcuni sono più piccoli della larghezza di un capello umano. Come fossili di piante e animali più grandi, gli scienziati possono utilizzare queste delicate strutture di calcio e silicio per ricostruire ambienti passati.

Grazie alla perforazione scientifica oceanica, sappiamo che dopo che un asteroide ha ucciso tutti i dinosauri non aviari 66 milioni di anni fa, nuova vita ha colonizzato l'orlo del cratere in pochi anni, ed entro 30, 000 anni un ecosistema completo era fiorente. Alcuni organismi dell'oceano profondo sono sopravvissuti all'impatto del meteorite.

La perforazione oceanica ha anche dimostrato che dieci milioni di anni dopo, un massiccio scarico di carbonio - probabilmente dovuto a un'ampia attività vulcanica e al metano rilasciato dallo scioglimento degli idrati di metano - ha causato un brusco, evento di riscaldamento intenso, o ipertermico, chiamato Massimo Termico Paleocene-Eocene. Durante questo episodio, anche l'Artico ha raggiunto oltre 73 gradi Fahrenheit.

L'acidificazione risultante dell'oceano dal rilascio di carbonio nell'atmosfera e nell'oceano ha causato un'enorme dissoluzione e un cambiamento nell'ecosistema dell'oceano profondo.

Questo episodio è un esempio impressionante dell'impatto del rapido riscaldamento climatico. Si stima che la quantità totale di carbonio rilasciata durante il PETM sia circa uguale alla quantità che gli esseri umani rilasceranno se bruciamo tutte le riserve di combustibili fossili della Terra. Ancora, una differenza importante è che il carbonio rilasciato dai vulcani e dagli idrati era molto più lento di quello che stiamo attualmente rilasciando come combustibile fossile. Quindi possiamo aspettarci cambiamenti climatici ed ecosistemici ancora più drammatici a meno che non smettiamo di emettere carbonio.

Trovare la vita nei sedimenti oceanici

La perforazione scientifica degli oceani ha anche dimostrato che ci sono all'incirca tante cellule nei sedimenti marini quante nell'oceano o nel suolo. Le spedizioni hanno trovato vita nei sedimenti a profondità superiori a 8000 piedi; nei depositi dei fondali marini di 86 milioni di anni; e a temperature superiori a 140 gradi Fahrenheit.

Oggi scienziati di 23 nazioni propongono e conducono ricerche attraverso l'International Ocean Discovery Program, che utilizza la perforazione scientifica degli oceani per recuperare dati dai sedimenti e dalle rocce del fondo marino e per monitorare gli ambienti sotto il fondo dell'oceano. Il carotaggio sta producendo nuove informazioni sulla tettonica a zolle, come la complessità della formazione della crosta oceanica, e la diversità della vita negli oceani profondi.

Questa ricerca è costosa, e tecnologicamente e intellettualmente intensi. Ma solo esplorando le profondità marine possiamo recuperare i tesori che custodisce e comprenderne meglio la bellezza e la complessità.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.