Nagsagawa ang Chinese Submersible ng Makasaysayang Paglusong sa Di-pa-natutuklasang Gulod sa Arctic

Makasaysayang Unang Pagtuklas sa mga Rehiyong Polar

Nagawa ng mga siyentipikong sakay ng Chinese submersible na Fendouzhe ang isang bagay na itinuring ng marami na imposible: sumisid nang mahigit limang kilometro sa ilalim ng makapal na yelo sa Arctic upang galugarin ang isang bahagi ng Gakkel Ridge na hindi pa napupuntahan. Ang hanay ng mga bulkanikong bundok sa ilalim ng dagat ay umaabot sa pagitan ng Greenland at Siberia at bahagi ng pandaigdigang sistema ng mga gulod sa gitna ng karagatan, kung saan dahan-dahang naghihiwalay ang mga tectonic plate at nabubuo ang bagong crust ng karagatan. Umabot ang ekspedisyon sa pinakamalalim na 5,277 metro, na siyang unang pagkakataong direktang namasdan ng mga tao ang liblib at mahalagang rehiyong ito sa heolohiya.

Isinagawa ang misyon mula sa research vessel na Tan Suo San Hao at nakumpleto rito ang 43 pagsisid sa halos tatlong buwang paglalayag na sumubok sa mga hangganan ng eksplorasyon sa mga rehiyong polar. Matagal nang kinahuhumalingan ng mga siyentipiko ang Gakkel Ridge dahil napakabagal ng paglawak nito, na lumilikha ng natatanging mga kondisyong heolohikal at biyolohikal na maaaring magpabago sa pagkaunawa natin kung paano nabubuhay ang mga organismo sa matitinding kapaligiran. Inilarawan ni Xiaoxia Huang, isang marine geophysicist sa Institute of Deep-sea Science and Engineering at punong siyentipiko ng ekspedisyon, ang silangang bahagi ng gulod bilang huling piraso ng palaisipan sa pananaliksik sa heolohiya ng Arctic.

"Talagang isang pribilehiyo na magkaroon ng ganitong pagkakataong pag-aralan mismo ang malalim na dagat," sabi ni Huang, habang binibigyang-diin ang pagiging walang-katulad ng misyon.

Bagaman nasuri na ng mga naunang ekspedisyon ang ilang bahagi ng gulod gamit ang sonar at mga sasakyang walang sakay, wala pang submersible na may sakay na tao ang nakarating sa silangang bahagi ng Gakkel Ridge. Isiniwalat ng isang pag-aaral sa Nature noong 2003 ang mga hydrothermal vent sa kanlurang bahagi nito, ngunit nanatiling lubusang hindi nasaliksik ang silangang bahagi hanggang ngayon. Nagbubukas ang tagumpay ng misyon ng pambihirang pagkakataong masilip ang isa sa mga huling hindi pa nagagalaw na bahagi ng sahig ng karagatan sa Daigdig. Maaaring matuklasan dito ang di-pangkaraniwang mga organismo sa malalim na dagat at bagong kaalaman tungkol sa pagbabago ng Arctic na mabilis uminit.

Pagharap sa mga Hamon ng Yelo sa Arctic

Nagdudulot ng pambihirang hamon ang pagpapatakbo ng submersible na may sakay na tao sa ilalim ng lumulutang na yelo sa Arctic, kaya kailangan ang mga makabagong solusyon. Bumuo ang pangkat ng ekspedisyon ng isang makabagong paraang tinawag na "ship-submersible coordination," na nagbigay-daan sa operasyon sa mga katubigang mahigit 80 porsiyento ng ibabaw ay natatakpan ng yelo-dagat. Sa ganitong mga kondisyon, hindi basta-basta makaaahon sa ibabaw ang submersible kahit saan. Kung aahon ito sa ilalim mismo ng makapal na yelo, maaaring maipit ang mga sakay at mawalan ng paraan upang makalabas o makatanggap ng tulong pang-emerhensiya.

Bago ang bawat pagsisid, kinailangang gumawa ng pansamantalang butas sa lumulutang na yelo ang icebreaking research vessel na Tan Suo San Hao. Sa diwa, inukit nito ang isang munting lawa sa nagyelong karagatan upang ligtas na makapasok at makalabas ang submersible. Nangailangan ang prosesong ito ng maingat na koordinasyon at tiyempo dahil patuloy na nagbabago ng posisyon at gumagalaw ang yelo kasabay ng mga agos ng karagatan at hangin. Gumugol ang pangkat ng 56 na araw sa Karagatang Arctic at naglayag nang halos 2,000 nautical mile sa mga katubigang natatakpan ng yelo upang marating ang mga target na lugar.

Lalong naging mahirap ang pag-ahon mula sa kailaliman. Matapos ang gawain sa sahig ng dagat, humihinto muna ang Fendouzhe sa ilalim ng ibabaw at gumagamit ng sonar at mga kamera upang maghanap ng malayang tubig o mas manipis na yelo na maaaring daanan para ligtas itong makaahon. Sa ilang pagkakataon, kinailangang maghintay ng submersible habang nagbubukas ng daan sa yelo ang barkong sumusuporta rito. Mahalagang tagumpay sa teknolohiya ng eksplorasyon sa mga rehiyong polar ang maselang koordinasyong ito ng icebreaker at submersible.

Binigyang-diin ni Christopher German, isang marine geochemist sa Woods Hole Oceanographic Institution na hindi kabilang sa misyon, ang kahalagahan ng pag-abot sa gayong kalayong lugar.

"Napakahirap makarating doon kaya halos tiyak na magiging kapana-panabik, kakaiba at bago ang anumang gawin ng sinuman," sabi ni German.

Makabagong Teknolohiya para sa Matitinding Kapaligiran

Ang Fendouzhe submersible, na nangangahulugang "Nagsusumikap," ay kahanga-hangang likha ng inhinyeriya na partikular na idinisenyo para sa eksplorasyon sa napakalalim na dagat. Ginawa ito sa China at kaya nitong umabot sa lalim na hindi bababa sa 7,000 metro. Naipamalas na nito ang kakayahan nang bumaba ito sa lalim na 10,909 metro sa Challenger Deep ng Mariana Trench, ang pinakamalalim na kilalang bahagi ng mga karagatan sa Daigdig. Para sa misyon sa Arctic, iniangkop ang submersible upang gumana sa temperaturang halos nagyeyelo at sa harap ng palagiang banta ng gumagalaw na yelo-dagat.

Isa ring mahalagang tagumpay sa teknolohiya ang research vessel na Tan Suo San Hao. Inilalarawan ito ng China bilang kauna-unahang komprehensibong barkong pananaliksik sa agham sa mundo na partikular na idinisenyo para sa pandaigdigang eksplorasyon sa malalim na dagat at may kakayahang magbasag ng yelo. Dahil pinagsasama nito ang mga tungkulin ng icebreaker at barkong sumusuporta sa eksplorasyon sa malalim na dagat, nagiging posible ang buong-taong operasyon sa mga rehiyong polar na dati'y napupuntahan lamang sa maiikling panahon ng tag-init, kapag kakaunti ang yelo.

Sinabi ni Elmar Albers, isang marine geoscientist sa Alfred Wegener Institute sa Germany, na higit pa sa simpleng transportasyon ang mga tagumpay sa teknolohiya ng ekspedisyon.

"Nakatakdang maghatid ng mahahalagang bagong kaalaman ang misyon ng China tungkol sa pinakamatitinding tirahan sa ilalim ng tubig sa Daigdig," sabi ni Albers.

Itinampok din sa ekspedisyon ang kauna-unahang pinagsamang operasyon sa ilalim ng tubig ng China na kinasangkutan ng dalawang submersible na may sakay na tao. Magkasamang nagtrabaho ang Fendouzhe at Jiaolong submersible, at nag-ugnayan ang dalawang sasakyan sa pagpoposisyon, pagpapalitan ng mga marker at pagkuha ng bidyo sa ilalim ng tubig. Nagbibigay-daan ang paggamit ng dalawang submersible sa mas komprehensibong pagsisiyasat at dagdag na pananggalang para sa kaligtasan. Nagsagawa rin ang Jiaolong ng kauna-unahang pagsisid ng China na may sakay na tao sa ilalim ng yelo sa Arctic, na nagpakita sa lumalawak na kakayahan ng bansa sa mga operasyon sa malalim na dagat sa mga rehiyong polar.

Kahalagahang Heolohikal ng Gakkel Ridge

Mahalaga sa mga geologist ang Gakkel Ridge dahil isa ito sa pinakamatitinding halimbawa ng napakabagal na paglawak ng mga gulod sa gitna ng karagatan. Habang ilang sentimetro bawat taon ang paglawak ng karamihan sa mga gulod na ito, napakabagal ng paglawak ng Gakkel Ridge kaya mas mabagal mabuo rito ang bagong crust kaysa tumubo ang mga kuko ng tao. Lumilikha ang napakabagal na paglawak na ito ng natatanging mga pormasyong heolohikal at maaaring makaapekto sa uri ng mga hydrothermal system na nabubuo sa kahabaan ng gulod.

Bilang bahagi ng pandaigdigang sistema ng mga gulod sa gitna ng karagatan, mahalagang gampanin ang Gakkel Ridge sa plate tectonics at sa pagpapalitan ng mga elemento sa pagitan ng kailaliman at ibabaw ng Daigdig. Nabubuo ang gulod kung saan naghihiwalay ang North American Plate at Eurasian Plate, na nagbibigay-daan sa pag-akyat ng magma at pagbuo ng bagong crust ng karagatan. Tinutulungan ng pag-unawa sa prosesong ito ang mga siyentipiko na gumawa ng mga modelo hinggil sa iba't ibang bagay, mula sa aktibidad ng bulkan hanggang sa pagbabago ng mga basin ng karagatan sa mahabang panahong heolohikal.

Tinarget ng pangkat ng ekspedisyon ang mga lugar na kawili-wili sa heolohiya, kabilang ang mga seamount, gilid ng bangin, at mga burol at kanyon sa ilalim ng dagat. Gumamit sila ng mga kamera at sonar upang palitan ng detalyadong kuha ng aktuwal na sahig ng dagat ang malalabong balangkas sa mga naunang mapa. Tutulong ang mga larawang ito na may mataas na resolusyon sa mga mananaliksik na maunawaan ang kayarian at pagkakabuo ng di-pangkaraniwang sistemang ito ng mga gulod.

Isa sa mga pangunahing layuning siyentipiko ang pagtukoy kung may mga hydrothermal vent sa silangang Gakkel Ridge. Nabubuo ang mga bukal na ito sa ilalim ng dagat kapag dumadaloy ang tubig-dagat sa bagong buo at bulkanikong bato, umiinit dahil sa magma sa ilalim nito, at bumubuga pabalik sa karagatan habang may dalang mga mineral na natunaw sa tubig. Natuklasan noong 2003 ang mga vent sa kanlurang Gakkel Ridge. Isiniwalat ng mga ito ang mga komunidad ng di-pangkaraniwang mga organismo na nabubuhay sa ganap na kadiliman gamit ang enerhiyang kemikal sa halip na sikat ng araw.

Paghahanap ng Buhay sa Matitinding Kapaligiran

Higit pa sa simpleng pag-uusisa ng mga siyentipiko ang paghahanap ng mga hydrothermal vent sa silangang Gakkel Ridge. Tirahan ang mga sistemang ito ng mga natatanging ekosistemang maaaring magbigay ng mga palatandaan kung paano mabubuhay ang mga organismo sa ibang daigdig. Kumukuha ng enerhiya ang mga organismong nakapaligid sa mga hydrothermal vent mula sa mga reaksiyong kemikal na kinasasangkutan ng mga mineral gaya ng hydrogen sulfide, nang lubusang hindi umaasa sa sikat ng araw. Katulad ito ng uri ng metabolismo na pinaghihinalaang maaaring umiiral sa ilalim ng nagyeyelong panlabas na sapin ng mga buwang umiikot sa Jupiter, gaya ng Europa, at sa Saturn, gaya ng Enceladus.

Sa halos 100 araw sa dagat, nangalap ang pangkat ng ekspedisyon ng mga sediment core, bato, sampol ng tubig-dagat at biyolohikal na ispesimen sa kahabaan ng gulod. Naghihintay na ngayon ang mga sampol na ito ng masusing pagsusuri sa mga laboratoryo, kung saan hahanapin ng mga siyentipiko ang mga palatandaang kemikal ng aktibidad ng hydrothermal at ebidensiya ng natatanging mga organismong nabagay sa matitinding kondisyon. Hindi nagbigay ng malinaw na pahayag si Huang at ang kanyang pangkat kung nakakita sila ng aktibong sistema ng mga vent. Ipinahiwatig nilang mangangailangan ng ilang buwan ng maingat na pagsusuri sa laboratoryo bago makapagbigay ng tiyak na sagot.

Maaaring magbunyag ang mga biyolohikal na sampol na nakalap sa misyon ng mga bagong species o di-pangkaraniwang paraan ng pag-angkop sa buhay sa malalim, malamig at madilim na kapaligiran. Namataan ng pangkat ang iba't ibang isda at mga organismo sa malalim na dagat na nabubuhay sa tinawag ni Huang na kadiliman, lamig, presyon at mga bato. Nagkaroon ang mga organismong ito ng kahanga-hangang mga paraan para mabuhay sa isa sa mga pinakahindi kaaya-ayang kapaligiran sa Daigdig. Ang pag-unawa sa mga ito ay maaaring makatulong sa mga larangan mula medisina hanggang biotechnology.

Iniuugnay ng pag-aaral sa buhay sa matitinding kapaligiran, na tinatawag na astrobiology, ang eksplorasyon sa malalim na dagat sa paghahanap ng buhay sa kalawakan. Kung kayang mabuhay ng mga organismo sa paligid ng mga hydrothermal vent sa Karagatang Arctic, maaaring may kahalintulad na mga anyo ng buhay sa mga karagatan sa ilalim ng ibabaw ng nagyeyelong mga buwan sa ating sistemang solar. Makakatulong ang mga sampol mula sa Gakkel Ridge na pinuhin ang mga modelo kung ano ang maaaring hitsura ng gayong mga ekosistemang dayuhan.

Ugnayan ng Klima sa Kailaliman ng Arctic

Bagaman naganap ang misyon sa libo-libong metrong lalim at malayo sa mga pamayanang pantao, tuwirang mahalaga sa pagbabago ng klima at mga epekto nito sa lipunan ang mga natuklasan nito. Dalawa hanggang tatlong ulit na mas mabilis uminit ang Arctic kaysa sa pandaigdigang karaniwan, na may malalaking epekto sa mga padron ng panahon, antas ng dagat at mga ekosistema sa buong mundo. Nakaaapekto sa iisang sistema ng klima ang mga nangyayari sa sahig ng dagat sa Arctic at ang mga matinding bugso ng lamig o di-pangkaraniwang banayad na taglamig sa mga rehiyong may katamtamang klima.

Mahalaga ang papel ng mga gulod sa gitna ng karagatan gaya ng Gakkel Ridge sa pagpapadaloy ng init at mga kemikal sa malalim na dagat. Habang dumadaloy ang tubig sa crust ng karagatan malapit sa mga gulod na ito, nagpapalitan ito ng init at mga mineral sa kapaligiran. Naaapektuhan ng prosesong ito ang kemistri at mga padron ng sirkulasyon ng karagatan, na siya namang nakaiimpluwensiya sa pandaigdigang klima. Makakatulong ang detalyadong datos mula sa Gakkel Ridge sa mga siyentipiko na pinuhin ang mga modelo ng klima na ginagamit sa pangmatagalang pagpaplano para sa mga pamayanang baybayin, pagpapaunlad ng imprastraktura at paghahanda sa sakuna.

Nagsisilbi ring maagang babala para sa pandaigdigang pagbabago ng klima ang rehiyon ng Arctic. Kadalasang hudyat ng mas malawak na pagbabagong kalauna'y makaaapekto sa ibang mga rehiyon ang mga pagbabago sa temperatura, kemistri at mga ekosistema ng karagatan sa Arctic. Sa pagtatakda ngayon ng panimulang datos tungkol sa kapaligiran sa kailaliman ng Arctic, nakagagawa ang mga siyentipiko ng batayang paghahambingan ng mga pagbabago sa hinaharap. Mahalaga ang impormasyong ito upang maunawaan kung paano tumutugon ang buong sistema ng Daigdig sa patuloy na pag-init.

Nangalap ang pangkat ng ekspedisyon ng malawak na datos mula sa mga obserbasyon na susuporta sa pananaliksik sa mabilis na pagbabago ng klima sa Arctic. Kabilang dito ang impormasyon tungkol sa temperatura ng tubig, alat, komposisyong kemikal at mga komunidad ng organismo sa iba't ibang lalim ng tubig. Tinutulungan ng gayong datos ang mga siyentipiko na maunawaan kung paano nagbabago ang Karagatang Arctic at kung paano maaaring kumalat ang mga epektong ito sa pandaigdigang sistema ng klima.

Lumalawak na Ambisyon ng China sa mga Rehiyong Polar

Higit pa sa isang tagumpay sa agham ang misyon. Itinatampok din nito ang mabilis na lumalawak na kakayahan ng China sa pananaliksik sa mga rehiyong polar at ang dumaraming presensiya nito sa Arctic. Inilalarawan ng China ang sarili bilang isang "near-Arctic state" at patuloy nitong pinalawak ang mga aktibidad nito sa mga rehiyong polar nitong nakaraang dekada, sa pagpapadala ng mga icebreaker, research vessel at submersible na walang sakay sa rehiyon. Inilalarawan ng Beijing ang mga pagsisikap nito sa Arctic bilang bahagi ng estratehiya sa "mapayapang pagpapaunlad sa pamamagitan ng agham," na nakatuon sa pananaliksik sa klima, pag-aaral ng sari-saring buhay-dagat at pagmamapa ng mga yamang nasa ilalim ng dagat.

May estratehikong implikasyon ang mga kakayahan sa teknolohiyang ipinamalas sa ekspedisyong ito, kabilang ang pagsisid sa malalim na tubig sa ilalim ng makapal na yelo at paggamit ng mga makabagong barkong pantulong na bumabasag ng yelo. Lalong nagiging madali ang pagpunta sa Arctic habang binabawasan ng pagbabago ng klima ang lawak ng yelo, na nagbubukas ng mga bagong ruta ng pagpapadala at naglalantad ng mga posibleng mapagkukunan. Dahil sa lumalawak na kahusayan ng China sa teknolohiya sa rehiyon, nagiging mas handa itong makilahok sa mga oportunidad sa pagpapaunlad sa hinaharap at sa mga umuusbong na ruta ng kalakalan sa Arctic.

Noong nakaraang tag-init, nagpadala ang China ng limang research ship, kabilang ang isang icebreaker, sa Arctic. Ipinakikita ng malaking presensiyang ito ang pangako ng bansa sa pananaliksik sa mga rehiyong polar at hangarin nitong maging pangunahing aktor sa mga usapin ng Arctic. Dahil matagumpay nitong nakumpleto ang 43 pagsisid na may sakay na tao sa mga katubigang natatakpan ng yelo, ang China ang tanging bansang kasalukuyang may kakayahang magsagawa ng tuluy-tuloy na pagsisid ng tao sa malalim na dagat sa malawak na natatakpang-yelong Karagatang Arctic.

Ayon sa Chinese Ministry of Natural Resources, pinagtibay ng ekspedisyon ang kakayahang magpatakbo sa mga sona ng yelong polar ng Fendouzhe at Tan Suo San Hao. Nagtakda ang misyon ng mga protocol sa operasyon sa matitinding kondisyon sa mga rehiyong polar at nagpasimula ng isang modelo ng palipat-lipat na pagsisid sa ilalim ng yelo na maaaring magpalawak sa mga posibilidad ng eksplorasyon sa hinaharap. Maaaring makaimpluwensiya ang pamumuno ng China sa larangang ito sa mga pandaigdigang talakayan tungkol sa pamamahala sa Arctic, pagtutulungan sa pananaliksik at pangangalaga sa kapaligiran.

Mahabang Proseso ng Pagtuklas sa Agham

Bagaman natapos na ang ekspedisyon, nagsisimula pa lamang ang gawaing pang-agham. Malamang na abutin ng ilang taon ang masusing pagsusuri sa mga hilaw na sampol at bidyong nakalap sa misyon bago lubusang maunawaan ang kahalagahan ng mga ito. Susuriin ang mga bato upang matukoy ang komposisyong mineral at edad ng mga ito, susuriin ang mga sediment core para sa mga palatandaang kemikal at biyolohikal, at pag-aaralan ang mga biyolohikal na ispesimen upang matukoy ang ugnayan ng mga ito sa iba pang kilalang species.

Lalo pang pagtutuunan ng mga siyentipiko ang anumang ebidensiya ng aktibidad ng hydrothermal vent sa silangang Gakkel Ridge. Maaaring magpahiwatig na may mga aktibong vent sa lugar ang presensiya ng ilang mineral, di-pangkaraniwang kemistri ng tubig o partikular na mga komunidad ng organismo. Hindi lamang nito kukumpletuhin ang kabuuang larawan ng Gakkel Ridge, magbibigay rin ang gayong pagtuklas ng bagong kaalaman tungkol sa pagkalat at pagbabago ng buhay sa malalim na dagat.

Tutulong ang datos na heolohikal na nakalap sa misyon sa mga mananaliksik na maunawaan kung paano naiiba ang mga gulod na napakabagal lumawak sa mga gulod na mas mabilis lumawak. Maaaring makatulong ang impormasyong ito sa pagpino ng mga modelo ng plate tectonics at pagpapalalim ng pagkaunawa natin sa pagbuo at pagbabago ng crust ng Daigdig. Magiging batayan din ng pananaliksik sa hinaharap sa rehiyon ang detalyadong pagmamapa sa mga anyong nasa ilalim ng dagat.

Habang sinusuri ng mga siyentipiko ang datos at mga sampol mula sa makasaysayang misyon, tiyak na may lilitaw na mga bagong tanong. Kadalasang nagbubunyag ng mga bagong hiwaga ang bawat pagtuklas at nagtutulak sa higit pang eksplorasyon at pananaliksik. Dating nakatago sa ilalim ng yelo at hindi batid ng agham, bahagi na ngayon ng mapa ng agham ang silangang Gakkel Ridge. Unti-unting maaaring magbago ang mga lihim nito sa pananaw natin tungkol sa kailaliman ng karagatan sa Daigdig at sa nagbabagong Arctic sa ibabaw nito.

Mahahalagang Punto

• Nagsagawa ang Chinese submersible na Fendouzhe ng 43 pagsisid sa loob ng 98-araw na ekspedisyon sa Arctic at umabot sa pinakamalalim na 5,277 metro.
• Unang pagsisid ng tao upang galugarin ang silangang Gakkel Ridge ang misyon; hanay ito ng mga bulkan sa ilalim ng tubig sa pagitan ng Greenland at Siberia.
• Pinangunahan ng ekspedisyon ang paraang "ship-submersible coordination" na nagbigay-daan sa operasyon sa mga katubigang 80 porsiyento ang natatakpan ng yelo.
• Naging unang bansang nagsagawa ang China ng tuluy-tuloy na pagsisid ng tao sa malalim na dagat sa Karagatang Arctic na malawak ang natatakpang yelo.
• Nangalap ang pangkat ng mga sediment core, bato, tubig-dagat at biyolohikal na sampol mula sa mga kailalimang hindi pa nagagalaw.
• Kabilang sa misyon ang kauna-unahang pinagsamang operasyon sa ilalim ng tubig ng dalawang Chinese submersible na may sakay na tao, ang Fendouzhe at Jiaolong.
• Maaaring magbunyag ang pananaliksik ng mga hydrothermal vent at natatanging ekosistemang may kaugnayan sa astrobiology at agham pangklima.
• Ipinakikita ng ekspedisyon ang lumalawak na kakayahan ng China sa teknolohiya at presensiya nito sa pananaliksik sa mga rehiyong polar.
• Maaaring abutin ng ilang taon ang pagsusuri sa mga sampol at datos bago lubusang maunawaan ang kahalagahan ng mga ito sa agham.