Impostazione della vela nel sconosciuto

Nel dicembre 1872, una corvetta di 2.306 tonnellate di nome HMS Challenger]] partiva da Portsmouth, Inghilterra, in una missione che avrebbe fondamentalmente rimodellare la comprensione dell'umanità del pianeta.

La spedizione non era un tentativo spontaneo, frutto di un'attenta pianificazione della Royal Society of London e dell'ammiragliato britannico. Charles Wyville Thomson, naturalista scozzese, guidò la squadra scientifica. La nave stessa era equipaggiata con laboratori all'avanguardia, attrezzature di dragaggio e attrezzatura di suono. L'equipaggio comprendeva ufficiali navali, marinai e un corpo dedicato di scienziati che avrebbero passato anni a mare, la profondità e la raccolta sistematica.

Ciò che il Challenger[] raggiunto in quei 1.000 giorni in mare rimane un punto di riferimento per l'esplorazione scientifica su larga scala. Le relazioni pubblicate della spedizione sono ammontate a 50 volumi, che hanno preso 19 anni per completare.

Lo stato della scienza dell'oceano prima della spedizione

A metà del XIX secolo, l'oceano era inteso principalmente attraverso la lente di navigazione e biologia marina limitata alle acque basse. I marinai sapevano le correnti superficiali e i modelli di vento che portavano le loro navi, ma le profondità erano un'altra materia. La credenza scientifica prevalente ha ritenuto che l'oceano profondo sotto 300 fathoms — circa 550 metri — era una zona stagnante e senza vita.

Lightning e HMS Porcupine[] indagini nel 1860, anche guidato da Wyville Thomson, dragato su organismi viventi da profondità di più di 600 metri.

Il governo britannico ha finanziato la spedizione in parte per motivi pratici. La rete telegrafica globale si stava espandendo e i cavi sottomarini erano diventati infrastrutture critiche. Le compagnie via cavo avevano bisogno di dati affidabili sulla topografia del fondo marino, sui tipi di sedimenti e sulle temperature dell'acqua.

Il viaggio nel dettaglio

Itinerario e durata

HMS Challenger[]] lasciò Portsmouth il 21 dicembre 1872. La nave salpò a sud lungo la costa atlantica dell'Africa, arrotondò il Capo di Buona Speranza e attraversò l'Oceano meridionale. Da lì la spedizione visitò la regione antartica, Australia, Nuova Zelanda e le molte isole del Pacifico.

Il viaggio ha coperto ogni bacino oceanico principale, tranne l'Artico. Nel corso di 365 stazioni, località designate dove gli scienziati si fermarono per fare osservazioni e raccogliere campioni, l'equipaggio misurava profondità, temperatura e chimica dell'acqua, e hanno anche dragato il fondale marino e ha trainato la colonna d'acqua per campioni biologici.

La vita a bordo Challenger

Il team scientifico ha affrontato le condizioni di grueling. La nave era stretta, e il lavoro era costante. Quando il Challenger[] arrivato in una stazione di campionamento, l'equipaggio avrebbe schierato linee di suono e dredges - operazioni che potrebbero richiedere ore. Gli scienziati poi lavorato tardi nella notte, conservando esemplari, registrando osservazioni, e preparando campioni per la spedizione casa.

Le strutture a bordo comprendevano un laboratorio di chimica, un laboratorio biologico e un darkroom per piastre fotografiche. La nave portava miglia di corda e filo per la suonatura e il dragaggio, così come centinaia di vasi di vetro, alcol per la conservazione, e gli strumenti specializzati necessari per il lavoro di mare profondo. Uno dei Challenger]]] innovazioni chiave era l'uso di un filo di canabrasione in acciaio lontano dalla profondità della corda.

Le scoperte chiave della spedizione

La scoperta del Trench Mariana

La spedizione Challenger[] fece la prima accurata risonanza di quella che oggi è conosciuta come la Mariana Trench, la parte più profonda degli oceani del mondo. Alla stazione 225, a sud-ovest di Guam, l'equipaggio misurava una profondità di 8.184 metri — un record che non sarebbe stato rotto per decenni.

Biodiversità marina nell'Abisso

Prima che la Challenger], gli scienziati conoscessero forse il 10 per cento della specie che alla fine sarebbe stata catalogata dalla spedizione. Tra i reperti più significativi c'erano i crostacei di mare profondo, gli echinoderms, e i pesci che si erano evoluti nell'ambiente freddo, scuro, ad alta pressione della teoria si sono rivelati in profondità.

I campioni biologici raccolti durante il viaggio riempirono interi musei, che sono ancora studiati oggi. I progressi nella sequenziazione del DNA e nella morfologia comparativa hanno permesso ai ricercatori moderni di rivisitare [Challenger[]]] campioni e scoprire relazioni evolutive che erano invisibili agli scienziati del XIX secolo.

Profili di chimica e temperatura dell'oceano

Il team Challenger[[]] ha preso misure sistematiche della temperatura dell'oceano a varie profondità. Hanno scoperto che l'oceano è stratificato - più caldo alla superficie, più freddo sotto. Hanno anche documentato la distribuzione globale di correnti superficiali e profonde. Una delle leganze più importanti di questo lavoro è stato il riconoscimento che la circolazione dell'oceano è un sistema globale, guidato da differenze nella temperatura e la fondazione salinità.

L'analisi chimica dei campioni di acqua marina ha rivelato che la chimica dell'oceano varia con profondità e posizione. La spedizione ha documentato la presenza di ossigeno disciolto, anidride carbonica e vari sali a diverse profondità. Questi profili chimici sono stati tra i primi a dimostrare che l'oceano non è un corpo uniforme di acqua, ma un sistema stratificato con zone chimiche distinte.

Topografia e Sedimenti del Seafloor

La spedizione produsse mappe dettagliate del pavimento oceanico, rivelando l'esistenza di creste medio-ocee, pianure abissali e trincee profonde. L'equipaggio raccolse anche campioni di sedimenti dal fondo marino, classificandoli per composizione e origine. Scoprì che il pavimento profondo dell'oceano è coperto con un sottile, simile a quello dell'argilla costituito dai resti di organismi marini microscopici.

Impatto sulla scienza e la società

La nascita dell'Oceanografia Moderna

La spedizione Challenger[] è ampiamente considerata l'evento che ha stabilito l'oceanografia come disciplina scientifica formale. Prima del viaggio, gli studi sull'oceano sono stati frammentati in biologia, geologia, chimica e fisica.

La spedizione ha anche stabilito il valore di un'esplorazione scientifica su larga scala finanziata dal governo, dimostrando che complesse questioni sul mondo naturale richiedevano risorse oltre a ciò che qualsiasi individuo o istituzione poteva fornire.

Scienza del clima e Circolazione dell'oceano

I dati relativi alla temperatura e alla salinità raccolti dal Challenger rimangono rilevanti per la scienza del clima di oggi. I ricercatori moderni utilizzano le misure storiche come base di riferimento contro cui confrontare le condizioni dell'oceano contemporaneo.

Ad esempio, uno studio del 2012 pubblicato in Geophy Research Letters] usato [Challenger[[] dati di temperatura per dimostrare che l'oceano profondo ha riscaldato misurabilmente nel secolo scorso.

Conservazione e Biodiversità marine

Le collezioni biologiche della spedizione forniscono un record storico di biodiversità marina che è inestimabile per gli sforzi di conservazione.Gli scienziati moderni possono confrontare le specie che si trovano nella Challenger[] con le specie che si trovano nelle stesse località di oggi.

Organizzazioni come l'Unione Internazionale per la Conservazione della Natura (IUCN)[] e i Centri nazionali per l'informazione ambientale (NCEI)] utilizzano dati storici da spedizioni come il ]Challenger]] per informare le loro valutazioni di specie marine e ecosistemi.

Legacy e Oceanografia Moderna

Avanzamenti tecnologici in Esplorazione Oceanica

I metodi utilizzati dalla spedizione Challenger[[]] erano primitivi dagli standard moderni. La riproduzione era fatta con un peso di piombo su una corda o un filo. Il dragaggio era un processo lento e laborioso che poteva solo assaggiare il fondale direttamente sotto la nave. Ma la spedizione ha dimostrato che l'esplorazione sistematica del profondo oceano era possibile, e ha ispirato lo sviluppo di strumenti migliori.

Oggi gli oceanografi usano i sonar, i veicoli azionabili a distanza (ROV), i veicoli subacquei autonomi (AUV), e l'altimetria satellitare per studiare l'oceano. Queste tecnologie hanno rivelato il fondale in dettaglio, scoperto nuovi ecosistemi di sfiato idrotermico, e hanno permesso agli scienziati di monitorare l'oceano globale in tempo reale.

Istituzioni come il ]Istituzione Oceanografica delle acque[] e il Scripps Institution of Oceanography[[ continuano la tradizione di grandi esplorazioni oceaniche.

Challenger[] Dati nel XXI secolo

I campioni fisici e i dati della spedizione Challenger[] sono ancora attivamente utilizzati nella ricerca. Il Museo di Storia Naturale di Londra ospita le collezioni Challenger[, che includono migliaia di specie e un vasto archivio di notebook, mappe e illustrazioni.

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno usato ] dati di Challenger per studiare tutto dall'evoluzione del pesce di mare profondo ai cambiamenti a lungo termine nelle comunità di plancton dell'oceano. I campioni di plancton della spedizione, conservati in formalin per oltre un secolo, sono stati ri-analizzati utilizzando l'imaging moderno e le tecniche genetiche.

Lezioni per la moderna esplorazione scientifica

La spedizione Challenger[] offre lezioni durature per scienziati e politici. In primo luogo, dimostra il valore dell'esplorazione guidata dalla curiosità. La spedizione non è stata progettata per risolvere un problema pratico specifico. È stato progettato per rispondere a domande fondamentali sul mondo naturale.

In secondo luogo, la spedizione sottolinea l'importanza della collaborazione internazionale nella scienza. Mentre il Challenger] era un peschereccio britannico, i risultati sono stati condivisi con scienziati di tutto il mondo. I rapporti pubblicati sono stati distribuiti a biblioteche e istituzioni in tutto il mondo, creando una base comune per la ricerca oceanografica.

In terzo luogo, la spedizione Challenger[[] mostra che i dati buoni non vanno mai a sprecare. Le misure accurate e sistematiche adottate dall'equipaggio oltre 150 anni fa stanno ancora generando intuizioni oggi. Questo fatto dovrebbe ricordare agli scienziati moderni e alle agenzie di finanziamento del valore a lungo termine degli archivi dati ben curati.

Conclusioni

Il viaggio di HMS Challenger[[]] è stato un momento di spargimento dell'acqua nella storia della scienza. Ha trasformato il profondo oceano da un vuoto sulla mappa in un mondo ricco, strutturato, vivente. La spedizione ha stabilito l'oceanografia come disciplina scientifica, ha costruito una base di dati che rimane utile oggi, e ha stabilito uno standard per l'esplorazione interdisciplinare su larga scala che ha ispirato generazioni di ricercatori.

La spedizione Challenger ci ricorda anche che c'è ancora molto che non sappiamo sugli oceani. Circa l'80% dell'oceano globale rimane inesplorato, non osservato, e inesplorato. La stessa curiosità che ha spinto il Challenger scienziati per attraversare il Pacifico meridionale nella ricerca di acque profonde

L'eredità della spedizione Challenger[[]] non è solo i dati raccolti o la specie che ha scoperto. È l'idea che l'oceano valga la pena di esplorare – che tiene risposte ad alcune delle domande più importanti sul nostro pianeta.