Un team di ricercatori del MBARI, dello United States Geological Survey (USGS) e dell'Università di Stanford ha pubblicato i risultati nel Journal of Geophysical Research:Earth Surface . Questo lavoro fornisce informazioni importanti per guidare il processo decisionale sull'uso e la gestione responsabile dei fondali marini al largo della California, comprese le valutazioni dei siti per lo sviluppo di parchi eolici offshore.

Il Sur Pockmark Field, un'area grande circa quanto la città di Los Angeles che si trova al largo della costa di Big Sur, in California, contiene più di 5.200 depressioni circolari. Queste formazioni sono larghe circa 200 metri (656 piedi), all'incirca la distanza di due campi da calcio, e profonde cinque metri (16 piedi).

Precedenti ricerche in altre parti del mondo hanno suggerito che simili grandi depressioni del fondale marino si siano formate e mantenute dal gas metano che ribolle attraverso i sedimenti. Con la prevista costruzione di parchi eolici al largo della California centrale, i gestori delle risorse erano preoccupati per il modo in cui la presenza di gas metano avrebbe potuto influire sulla stabilità del fondale marino in questa regione.

I dati raccolti dai ricercatori MBARI e dai loro collaboratori non hanno trovato prove di metano in questo sito. Invece, il team di ricerca ha proposto che i flussi gravitazionali dei sedimenti, simili a una valanga di fango, sabbia e acqua che si muovono lungo il fondale marino, che si sono verificati in questa regione in modo intermittente per centinaia di migliaia di anni, mantengano queste formazioni del fondale marino.

"Ci sono molte domande senza risposta sul fondale marino e sui suoi processi", ha affermato Eve Lundsten, tecnico di ricerca senior dell'MBARI, che ha guidato questo lavoro. "Questa ricerca fornisce dati importanti sul fondale marino ai gestori delle risorse e ad altri soggetti che considerano potenziali siti offshore per infrastrutture sottomarine per guidare il loro processo decisionale."

Il gruppo di ricerca ha utilizzato i robot sottomarini avanzati di MBARI per studiare il campo Sur Pockmark. Innanzitutto, i veicoli sottomarini autonomi (AUV), robot autoguidati a forma di siluro, hanno mappato la regione.

Le precedenti mappe del fondale marino erano state raccolte da sonar montati sulle navi, ma la distanza tra la superficie dell'oceano e il fondale marino produceva dati a bassa risoluzione. Gli AUV possono avvicinarsi al fondale marino per visualizzare il terreno sottostante in modo molto più dettagliato. Gli AUV per la mappatura del fondale marino di MBARI contenevano anche la tecnologia per profilare gli strati inferiori dei sedimenti sotto il fondale marino.

Queste mappe hanno poi guidato il campionamento con il veicolo telecomandato (ROV) di MBARI "Doc Ricketts". Gestito dal gruppo di ricerca nella sala di controllo a bordo di una nave da ricerca MBARI, il ROV Doc Ricketts ha raccolto campioni di sedimenti per ricostruire la storia dei singoli butteri.

Questi butteri si trovano sul margine continentale, una sezione dinamica del fondale marino che collega la piattaforma continentale relativamente poco profonda al mare profondo. I flussi gravitazionali dei sedimenti possono spostare in modo intermittente enormi quantità di materiale attraverso questa regione. I dati e i campioni raccolti dalla tecnologia MBARI hanno aiutato il team di ricerca a ricostruire la storia dei movimenti dei sedimenti su questa parte del fondale marino.

Il team ha trovato più strati di depositi sabbiosi, chiamati torbiditi, nei campioni di sedimenti prelevati dai pockmark e nelle immagini del sottofondo del campo dei pockmark. Questi depositi indicano che grandi flussi gravitazionali di sedimenti nella regione si sono verificati in modo intermittente almeno negli ultimi 280.000 anni. Questi flussi di gravità dei sedimenti sembrano causare l'erosione al centro di ciascun butterato, mantenendo nel tempo queste caratteristiche morfologiche sottomarine uniche.

"Abbiamo raccolto un'enorme quantità di dati, permettendoci di stabilire un collegamento sorprendente tra i pockmark e i flussi gravitazionali dei sedimenti. Non siamo stati in grado di determinare esattamente come si sono formati inizialmente questi pockmark, ma con l'avanzata tecnologia subacquea di MBARI, abbiamo acquisito nuove informazioni su come e perché queste caratteristiche persistono sul fondo del mare per centinaia di migliaia di anni", ha affermato Lundsten.

Le butterature del fondale marino sono state trovate in altre parti del mondo. In quei luoghi, i butteri sono stati associati al rilascio di gas metano o altri fluidi dal fondale marino. Il metano gorgogliante potrebbe potenzialmente rendere instabile il fondale marino, il che potrebbe comportare rischi per le strutture sul fondale marino, come gli ancoraggi per le turbine eoliche offshore.

Nell’ottobre 2018, il Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) degli Stati Uniti ha annunciato aree al largo della California centrale per un potenziale leasing di energia eolica. MBARI si è impegnata rapidamente a condurre questa ricerca per rispondere a domande cruciali sulla stabilità del fondale marino e guidare lo sviluppo dell'energia eolica offshore in California.

"L'espansione dell'energia rinnovabile è fondamentale per ottenere i drastici tagli alle emissioni di anidride carbonica necessari per prevenire ulteriori cambiamenti climatici irreversibili. Tuttavia, ci sono ancora molte domande senza risposta sui possibili impatti ambientali dello sviluppo dell'energia eolica offshore", ha affermato Chris Scholin, Presidente e CEO di MBARI. .

"Questa ricerca è uno dei tanti modi in cui i ricercatori MBARI stanno rispondendo a domande fondamentali sul nostro oceano per contribuire a prendere decisioni informate su come utilizziamo le risorse marine."

Grazie ai vasti sforzi di MBARI, USGS, BOEM e NOAA come parte della campagna di ricerca cooperativa tra agenzie per l'espansione della ricerca nel Pacifico e dell'esplorazione dei sistemi sommersi (EXPRESS), il campo Sur Pockmark è ora una delle aree di fondale marino meglio studiate la costa occidentale del Nord America. Tuttavia, ci sono ancora molte domande a cui rispondere su questi butteri, incluso il modo in cui queste caratteristiche si sono formate inizialmente centinaia di migliaia di anni fa.

Sfondo

Il fondale marino svolge un importante ruolo ecologico e sociale. Fornisce un habitat vitale per la vita marina e supporta la nostra infrastruttura moderna. Tuttavia, abbiamo ancora molto da imparare sui processi dei fondali marini. MBARI ha un programma di ricerca attivo che utilizza robot avanzati per studiare e mappare il fondale marino al largo della California centrale.

Il team Continental Margin Processes di MBARI, guidato dallo scienziato senior Charlie Paull, studia come la morfologia del margine continentale, dove la piattaforma continentale passa alla pianura abissale, viene scolpita e modificata nel tempo.

Il Sur Pockmark Field si trova al largo di Big Sur, in California, lungo il margine continentale, a una profondità compresa tra 500 e 1.500 metri (circa tra 1.600 e 5.200 piedi). Alcuni di questi segni sono stati inizialmente scoperti dagli scienziati MBARI nel 1998 durante un'indagine sul fondale marino utilizzando un sonar multiraggio montato su una nave.

Ulteriori indagini sulle navi condotte dai collaboratori MBARI presso l’USGS e la NOAA nel 2018 hanno mostrato che i pockmark si estendono verso sud nella regione al largo di Morro Bay. Queste indagini hanno rivelato più di 5.200 pockmark sparsi su 1.300 chilometri quadrati (500 miglia quadrate), rendendo quest'area il più grande campo di pockmark conosciuto nel Nord America.

Il fondale marino al largo di questo remoto tratto della costa centrale della California è stato storicamente una delle regioni meno studiate del margine continentale al largo della costa occidentale del Nord America. Negli ultimi sei anni, il team Continental Margin Processes di MBARI ha lavorato per comprendere le origini delle formazioni butterate, stabilire se sono geologicamente attive e determinare se sono aree di particolare importanza biologica.

Precedenti ricerche di MBARI, BOEM e USGS hanno esaminato le comunità biologiche all'interno del Sur Pockmark Field. Questa nuova ricerca mirava a comprendere i processi geologici che formano e mantengono i segni di butteratura all'interno del campo.

Il team di ricerca ha utilizzato gli AUV di mappatura sviluppati dagli ingegneri del Seafloor Mapping Lab di MBARI per visualizzare una parte del campo Sur Pockmark in maggiore dettaglio.

Le indagini batimetriche effettuate da questi robot sottomarini hanno mappato 317 dei 5.251 butteri con una risoluzione di un metro. A questa risoluzione accurata, è diventato evidente che i segni di butteratura hanno lati molto lisci e gradualmente inclinati.

I butteri misurano in media 156 metri (512 piedi), sono di forma quasi circolare e distanziati abbastanza uniformemente. Inoltre, gli AUV sono stati dotati di un profilatore sub-bottom che utilizza il suono per rivelare strati di sedimenti sotto la superficie del fondale marino. I profili Chirp hanno catturato porzioni del sottosuolo al di sotto di circa 200 segni di vaiolatura nel sito.

Queste indagini hanno catturato un assortimento di dati dettagliati del fondale marino che non sarebbero stati visibili dalla mappatura effettuata a bordo di una nave con un sonar multiraggio. Tali dati hanno consentito il campionamento mirato dei butteri all'interno del campo.

Il Continental Margin Processes Team ha condotto 30 immersioni con due ROV di MBARI per osservare più da vicino 21 pockmark all'interno del campo. Il team ha registrato 185 ore di riprese video del fondale marino all'interno e in prossimità dei butteri. Il ROV Doc Ricketts di MBARI ha anche raccolto 107 vibracore, un nucleo di sedimento di 1,5 metri (cinque piedi) spostato in un tubo metallico da vibrazioni ad alta frequenza, e 433 pushcore, un campione di sedimento meno profondo di 24 centimetri (9,4 pollici). all'interno e attorno a cinque segni di butteratura.

Una crociera dell'USGS sulla nave da ricerca M/V "Bold Horizon" nel 2019 ha raccolto pistoni e nuclei gravitazionali più profondi fino a 7,5 metri (25 piedi) di lunghezza. I nuclei dei pistoni sono stati presi all'interno dei butteri e in siti sullo sfondo adiacenti ma all'esterno dei butteri per il confronto.

È importante sottolineare che il gruppo di ricerca non ha trovato prove di gas metano in nessuno dei campioni o dei dati raccolti. Invece, i profili del sottosuolo e i campioni di sedimenti hanno indicato che i segni di butteratura contengono strati alternati di sedimenti fini e grossolani.

I depositi sabbiosi, o torbiditi, sono stati la chiave per svelare la sorprendente storia dei massicci flussi gravitazionali di sedimenti che attraversavano l’intera area. I sedimenti fini sul fondale marino si sono depositati lentamente nel tempo, poi grandi flussi intermittenti di sedimenti per gravità hanno lasciato un caratteristico strato di sabbia grossolana. Sembra che questi flussi erodano i centri dei pockmark, lasciando dietro di sé depositi sabbiosi su più pockmark contemporaneamente nella regione.

Gli scienziati hanno iniziato solo di recente a comprendere i modelli di erosione e deposizione dovuti ai flussi gravitazionali dei sedimenti nei canyon e nei canali sottomarini. Il campo Sur Pockmark è delimitato da due canali, il canale Lucia Chica a nord e il canale San Simeon a sud, ma per il resto è un terreno ampio e aperto.

Il modo esatto in cui le correnti e i sedimenti si muovono sulla superficie con fossette del campo Sur Pockmark è ancora sconosciuto. Tuttavia, il gruppo di ricerca ha proposto che la morfologia unica del fondale marino in quest'area potrebbe creare schemi di flusso che erodono i centri dei butteri.

In questa regione, i flussi gravitazionali dei sedimenti sono episodici e si verificano a distanza di decine di migliaia di anni. L'ultimo avvenne circa 14.000 anni fa. Sarà necessaria la modellazione al computer per confermare se un flusso non confinato che passa sopra il campo dei butteri trasporta energia sufficiente per erodere e mantenere i butteri.