Esplorazione abissale
Studio delle condizioni fisiche, chimiche e biologiche del fondo
dell'oceano, realizzato a fini scientifici e commerciali. Le profondità
oceaniche sono accessibili alla ricerca solo da tempi piuttosto recenti, per cui
questo campo di studi è ancora in gran parte inesplorato.
Si può dire che lo studio delle profondità marine, in termini scientifici
moderni, abbia avuto inizio quando lo scienziato francese Pierre-Simon Laplace
calcolò la profondità media dell'Atlantico in base alle escursioni di marea
registrate sulle coste brasiliane e africane. Egli determinò per tale
profondità il valore di 3962 m, che in seguito si dimostrò abbastanza preciso.
I primi studi sul fondo oceanico furono intrapresi per disporre di dati accurati
per la posa dei cavi telegrafici sottomarini. L'esistenza della vita anche a
grandi profondità fu scoperta nel 1864, quando alcuni ricercatori norvegesi
individuarono un crinoide dotato di gambo a una profondità di 3109 m. Le
conoscenze più importanti sulle condizioni del fondo marino cominciarono ad
accumularsi a partire dal 1872, con la spedizione
oceanografica britannica Challenger. Durante questa spedizione, protrattasi
per quattro anni, furono scoperti circa 700 nuovi generi e più di 4000 nuove
specie di organismi marini.
I primi strumenti usati per l'investigazione del fondo oceanico furono gli
scandagli meccanici di Baillie, con cui nel 1840 James Clark Ross riuscì a
campionare sedimenti del fondo alla profondità di 3700 m. Lo scandaglio,
affondando nei sedimenti per il suo stesso peso, ne catturava un campione di
forma cilindrica. Sulla nave Challenger venivano impiegate anche benne e draghe
trascinate da cavi per raccogliere campioni di sedimento ed esemplari viventi.
Una moderna versione dello scandaglio di Baillie è il carotatore
a gravità. Questo dispositivo riesce a prelevare campioni cilindrici di
sedimenti marini (carote) della lunghezza di una decina di metri, nei quali è
possibile riconoscere la struttura inalterata dei diversi strati. Campioni di
strati più profondi possono essere ottenuti da particolari carotatori montati
in aste di perforazione. La nave Resolution è attrezzata per estrarre carote
alla profondità di circa 1500 m sotto il fondo dell'oceano (Vedi Carotaggio).
Con la seconda guerra mondiale sono state sviluppate tecniche di
ecoscandaglio per misurare le profondità oceaniche. In esse si impiegano
segnali acustici a impulsi, emessi da una nave: in base al tempo che questi
segnali impiegano per raggiungere il fondo e ritornare alla nave è possibile
determinare la profondità. Registrando con continuità su un nastro di carta i
ritardi tra i segnali emessi e quelli ricevuti si ottiene un profilo di
profondità del fondo. La maggior parte dei fondi oceanici è stata cartografata
con questa tecnica.
Altri strumenti per l'esplorazione del fondo oceanico sono le videocamere ad
alta risoluzione, le cineprese, i termometri, i misuratori di pressione
idrostatica, i misuratori di flusso e i sismografi; tutti questi strumenti
possono essere calati sul fondo tramite cavi o possono essere fissati a boe
sottomarine; i dispositivi sono talvolta dotati di emettitori di segnali che
permettono di determinarne la posizione, oppure si avvalgono di sistemi
satellitari di navigazione e posizionamento.
Lo scienziato statunitense Charles William Beebe fu il primo a osservare
specie marine a profondità che non potevano essere raggiunte da un
sommozzatore. In collaborazione con l'ingegnere Otis Barton progettò un guscio
sferico di acciaio, detto batisfera, che poteva
essere calato in profondità da una nave, tramite un cavo. Nel 1930 Beebe e
Barton raggiunsero una profondità di 435 m, e nel 1934 una profondità di 923
m. Il pericolo di questa sfera sommergibile era che la rottura del cavo sarebbe
stata fatale agli occupanti. Per eliminare questo rischio, il fisico svizzero Auguste
Piccard progettò il primo batiscafo, una sfera
sommergibile pressurizzata in grado di spostarsi sott'acqua e di variare il
proprio assetto di galleggiamento. Con questo batiscafo, Piccard raggiunse nel
1954 una profondità di 4000 m. Nel 1960 il figlio Jacques
Piccard raggiunse la profondità record di 10.916 m nella fossa delle
Marianne, al largo dell'isola di Guam, con il batiscafo Trieste costruito dal
padre.
Attualmente viene impiegato in tutto il mondo un gran numero di batiscafi
con equipaggio umano per l'esplorazione delle grandi profondità. Tra essi si
distingue l'Alvin, statunitense, che può raggiungere circa 3600 m, ed è dotato
di luci, videocamere e bracci meccanici per raccogliere campioni del fondo. Per
l'esplorazione subacquea sono anche usati particolari robot sommergibili. Uno di
questi dispositivi, l'Argo, in grado di raggiungere 6000 m di profondità, fu
usato nel 1985 per localizzare il relitto del Titanic, mentre un robot più
piccolo, il Jason, fu impiegato per esplorare il relitto stesso.
La prima grande esplorazione ad avvalersi di sommergibili abitati fu il
progetto French-American Mid-Ocean Undersea Study (FAMOUS). Nel 1974 l'Alvin
(della Woods Hole Oceanographic
Institution), e i francesi Archimède e Cyane, assistiti da navi appoggio e
da Glomar Challenger, esplorarono la grande Rift Valley della dorsale
medio-atlantica, a sud-ovest delle Azzorre. La Rift Valley, che è
considerata dai geologi come la separazione tra la zolla eurasiatica e quella
nordamericana, costituisce uno dei molti siti in cui vi è produzione di nuova
crosta oceanica. Furono scattate circa 5200 fotografie della regione, e furono
prelevati, da ogni lato della fessura centrale della dorsale, campioni di magmi
solidificati recentemente, così da avere un'ulteriore prova del fatto che il
fondo oceanico fosse in lenta espansione (alla velocità media di 2,5 cm
all'anno).
In una serie di immersioni (1979-80) presso la dorsale delle Galápagos, al
largo della costa ecuadoriana, scienziati francesi, messicani e statunitensi
hanno scoperto sbocchi idrotermali a forma di camino, dell'altezza di quasi 9 m
e del diametro di 7 m, che emettevano pennacchi di fumo originati da una
soluzione caldissima (fino a 300 °C) di acqua e metalli fusi. Queste sorgenti
ad alta temperatura hanno un ruolo importante nella formazione di depositi
arricchiti in rame, nichel, cadmio, cromo e uranio.
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