Com esclaten els científics al fons del mar

  • 2019

JAMSTEC Imagineu intentar colpejar un forat de 20 polzades a la Mentre volava en avió, podríeu tenir una idea del que havien de fer front als científics i enginyers del Projecte de perforació ràpida (JFAST) de Japan Trench Fast. L'any passat, l'equip de 27 membres, que representava a 10 països, va passar setmanes treballant torns de 12 hores tot el dia per estudiar la Fossa de Japó. És un dels més profunds de l'oceà, i el lloc on un dia al març de 2011, una de les plaques de la terra va pujar sota una altra i es va deslligar durant 50 metres, desencadenant un terratrèmol de magnitud-9 i un tsunami devastador.

Aquests científics estaven buscant una resposta al que va provocar que la placa es deslliuri fins ara, la distància més llunyana mai registrada. Per esbrinar-ho, necessitaven arribar a la falla en si, dragar mostres de roca i enterrar els instruments sota el fons marí. I el millor lloc per fer-ho era inferior a 7000 metres d'aigua oceànica.

Perforació a la profunditat

La perforació a través de l'aigua és complicada, però no tan difícil com la perforació a través de la roca. Per arribar a la zona de falla sota el Japó mateix, significaria la perforació a través de moltes milles de terra sòlida. Al mar, la zona de falles és molt més propera a la superfície, a uns 800 metres (mitja milla) per sota del fons del mar.

A l'abril de 2012, l'equip va prendre un vaixell anomenat Chikyu, dissenyat i construït per l'Agència Japonesa de Ciència i Tecnologia Marina-Terra (JAMSTEC), a uns 155 quilòmetres a l'est de Sendai i el va estacionar sobre la trinxera. El vaixell portava gairebé 5 quilòmetres de canonada en segments d'uns 10 metres de longitud, que es van apilar en bastidors verticals i es van agrupar com a campanes de vent quan el vaixell va esclatar en una tempesta.

A la part inferior de Chikyu es tracta d'una obertura anomenada Lluna Pool, i va ser a través d'aquesta obertura que els enginyers, amb l'ajuda de robots de dues vegades més alts que un tros de canonada humana, retorçats cap a un altre, baixant la peça de canonada fins al fons de l'oceà la longitud total de la canonada es va unir.

Perforaron tres llocs en general: un per recopilar dades geofísiques, un per portar núvols de roca fins a la superfície i un per instal·lar el que els científics anomenen l'observatori, essencialment una corda amb 55 sensors per mesurar la temperatura de la zona de falla en relació amb la roca circumdant, que revelaria la quantitat de fricció que hi havia hagut entre les dues plaques durant el terratrèmol. Instal·lar l'observatori va significar no només perforar un forat, sinó tornar a trobar-lo de nou per inserir els sensors de temperatura i tornar al mateix lloc nou mesos més tard per recollir-los.

"Un fideus espaguetis mullats"

El primer pas és instal·lar un pou de pou de 20 polzades, que manté el forat obert a una profunditat de 30 metres. Però una vegada fet això, l'equip necessita arrossegar totes les canonades cap a la superfície perquè pugui instal·lar-se una broca, d'uns 8 centímetres al voltant, al final. A continuació, redueix l'ensamblat complet a l'aigua, on els enginyers han de tornar a trobar el capçal per continuar perforant la falla.

La part inferior de la canonada portava dues càmeres de televisió submarines, juntament amb alguns equips de llum i sonar, que permetien a l'equip a bord de la barca buscar l'obertura de forats a través del video. Encara que Chikyu té habilitats específiques de localització de GPS, el tub de llarga canonada en els corrents oceànics sota el vaixell "com un fideus espaguetis humits", va dir Patrick Fulton, científic científic de l'observatori, en una entrevista telefònica. Usant el sonar i les càmeres, van intentar mesurar la seva ubicació, de tant en tant fent un ràdio fins al capità del vaixell per moure el vaixell una mica d'aquesta manera o això a mesura que van posar a zero el capçalera.

"Anem a avançar, i, amb sort, veiem el cap i, una vegada que ho veiem, podem fer moviments més petits i mirar com la canya canvia per sobre", va dir Fulton. "Just quan arribem per sobre del forat que algú crida," Avui, ara, ara ". i després ho deixem entrar i, amb sort, entrar al forat ".

El procés de reentrada pot trigar un dia sencer, i s'ha de tornar a fer per inserir l'observatori.

"Estàs intentant filar una agulla de 8 polzades a partir de 7 quilòmetres", diu Emily Brodsky, un altre científic a bord i coautor d'un dels papers resultants. "I no hi ha cap motor a la part inferior de la tija del taladro. L'únic motor que hi ha a la part superior de l'avió, a la teva nau".

Solucionar problemes

JFAST va completar la perforació més profunda aconseguida, segons Nobu Eguchi, un dels directors de projectes. (El projecte de perforació profunda del mar profunditza a la Mariana Trench a una profunditat de 7049,5 metres, més profunda que els 6889,5 metres de JFAST, però el JFAST va foradar molt més profundament el fons marí, arribant a una profunditat total de 7752,3 metres). desafiaments esperats i sorprenents.

Les canonades pesaven 350 tones, un pes significatiu per penjar per sota de qualsevol vaixell, el que requeria un conjunt de pinces hidràuliques especialment dissenyades per mantenir-les en el seu lloc. Els sensors de temperatura fora de plataforma tenien que ser empaquetats en titani per protegir-los de les 11.000 lliures per polzada quadrada de pressió que experimentarien al fons del mar.

Fins i tot alguna cosa aparentment senzill, com el cable necessari per subministrar energia a les llums i càmeres de televisió, va causar problemes inesperats. No hi va haver cables que fossin prou llargs, que requereixen un nou construït especialment per a l'expedició. Però el carrete al voltant del qual estava ferit no era prou fort com per manejar-lo, creant punxades al cable i interrompent les transmissions. L'equip va passar dies llançant el cable per la vora intentant redreçar-lo. Finalment, el cable va fracassar, retardant la instal·lació de l'observatori.

>

(Patrick Fulton / JAMSTEC)

Embolcallant coses per dalt

Excepte el cable i alguns transpondedores de sonar, tot funcionava com un encant. Després d'instal·lar l'observatori a la zona de falles el juliol, l'equip es va dirigir cap a casa, deixant-lo recollir dades fins que pogués tornar a recuperar-lo el febrer de 2013. Recuperar els seus sensors amb un vehicle remot (ROV) anomenat KAIKO 7000- II, que podria funcionar amb un màxim de 7 quilòmetres (poc més de 4 milles) de profunditat d'aigua."La recuperació estava just a les limitacions tècniques del que podria fer ROV", diu Brodsky.

El viatge de febrer per trobar el forat va ser infructuós i va provocar temors que un terratrèmol de desembre havia provocat un deslizamiento de terra que cobria el pou, enterrant l'experiment per sempre. Però quan l'equip va tornar a l'abril per calmar els mars, va localitzar el cap de pou i va desplegar KAKIO per agafar la vora de la corda de l'observatori i tornar-lo a la superfície. S'han incorporat vàlvules febles a la corda per permetre'l trencar-se si una peça es va enganxar, però en última instància tots els 55 sensors ho van fer a la superfície.

Tot l'esforç va culminar en la revelació que la diferència de temperatura entre la zona de falla i la roca circumdant era només un terç d'un grau Celsius. Els models havien pronosticat que la diferència estaria més propera als 2 graus. La diferència més petita significava que la fricció entre les plaques havia estat inusualment baixa, i que, juntament amb l'argila relliscosa arrossegada pel coring, va dir als científics que les plaques havien estat capaços de lliscar tan desastrosament lluny perquè la falla és molt taca.

Tot gràcies a la ciència a 7000 metres de profunditat. "Però no era gens trivial fer-ho", diu Brodsky.

Vídeo.

Article Següent