Diepzeeonderzoek: Het begin van de oceanografie

Twee vragen hadden de oceaanonderzoekers uit de oudheid speciaal beziggehouden, namelijk: hoe diep is de zee? En: tot welke diepte is leven mogelijk? De werken van Aristoteles, die in de westerse wereld tijdens de Romeinse overheersing in de vergetelheid raakten, werden in de 14e eeuw opnieuw ontdekt. Hoewel hierdoor weer belangstelling ontstond voor de diepten der oceanen, werd pas in de 18e eeuw een serieuze poging ondernomen om die vragen te beantwoorden.

De eerste diepzeeonderzoekingen

De geleerden die deze omvangrijke taak op zich namen stonden voor grote problemen. Honderden jaren lang had niemand meer peilingen verricht op open zee. Het peillood ging niet diep genoeg. Wind en zeestromingen beletten het touw loodrecht omlaag te zakken en vaak kon wel 1000 meter lijn gevierd worden zonder dat de bodem bereikt werd. Veel mensen geloofden dan ook dat de oceaan bodemloos was. De eerste die wetenschappelijk verantwoorde peilingen op open zee verrichtte was een Engelsman, Constantine John Phipps. In 1773 mat Phipps aan boord van de Racehorse met een peillood een diepte van 1300 m. tussen IJsland en Noorwegen. Dit zou 35 jaar lang een record blijven.

Terwijl Phipps zijn peilingen verrichtte en de temperatuur van het zeewater registreerde, waren andere geleerden bezig het leven in zee te bestuderen. Zij haalden de planten en dieren voor hun onderzoek op met een diepzeedreg, een net opengehouden door een ijzeren raam, dat over de zeebodem werd gesleept. Aanvankelijk werd gedregd in betrekkelijk ondiep water, maar naarmate men dieper kwam, waren de onderzoekers het er niet over eens of er een diepte bestond waarop leven niet meer mogelijk was.

De Franse bioloog François Péron leverde zijn bijdrage aan deze vraag, toen hij in 1804 terugkeerde van een reis om de wereld. Tijdens die reis had Péron de temperatuur van de oceaan op verschillende diepten gemeten. Omdat het water kouder werd naarmate hij dieper kwam, was hij tot de conclusie gekomen, dat de bodem van de oceaan bedekt was met 'eeuwig ijs', en dat daar onmogelijk leven kon bestaan. Maar er was geen enkel bewijs om zijn conclusie te steunen of te ontzenuwen.

In 1818 zeilde de Engelse zeeman John Ross naar de Noordelijke IJszee met de Diepzee-Oester, een instrument waarmee hij tegelijkertijd de diepte en de samenstelling van de zeebodem kon bepalen. De Oester kon monsters van de oceaanbodem mee omhoog nemen. In 1819 nam de Oester een bodemmonster op 2000 m. in de wateren van de Atlantische Oceaan. In de modder die naar boven werd gehaald kronkelden enkele wormen. Péron kreeg gelijk. Op dit punt was de zeebodem niet met ijs bedekt. Sterker nog: er was krioelend leven! Maar was dit wel de diepste plek van de zee?

Eén van de meest vooraanstaande biologen in de 19e eeuw was de Engelsman Edward Forbes (zie afbeelding links). Geboren op het eiland Man verkende hij al in zijn jeugd de rotsen en stranden bij zijn woonplaats en later als student breidde hij zijn onderzoekingen uit naar de Ierse Zee. Evenals Aristoteles observeerde, onderzocht en ontleedde Forbes de planten en dieren die hij ophaalde uit zee. Al gauw werd hij één van de toonaangevende biologen van Groot-Brittannië. In 1841 kreeg hij de kans mee te varen op de Beacon om de wateren van de Middellandse en Egeïsche Zee in kaart te brengen. Tijdens die reis van anderhalf jaar dregde hij dieper dan ooit gedaan was: 450 m. Hij haalde levende zeesterren en schelpdieren op, waarvan gedacht werd dat ze uitgestorven waren. Aan de hand van de vondsten van deze reis en ander studies meende Forbes dat leven beneden 600 m. diepte onmogelijk was als gevolg van de waterdruk, duisternis en kou.

De diepzee zone bereikt

In 1860 brak een telegraafkabel op de bodem van de Middellandse Zee op 2400 m. diepte tussen Corsica en Sardinië. Nadat de kabel was gelicht hadden er zich tot ieders verbazing een stuk koraal en andere sedentaire (meercellige, niet vrij rondzwemmende) dieren, zoals sponzen aan vastgehecht. Toch bleven veel geleerden geloven in een levenloze zone in de diepzee bij temperaturen rond het vriespunt en een druk van 70 atmosfeer. (In zeewater neemt de druk toe met iets minder dan 1 atmosfeer per 10 meter.) Eén van de wetenschappers die in een levenloze zone bleef geloven was de Engelse bioloog Charles Wyville Thomson (zie afbeelding inleiding). Maar nadat hij met een diepzeedreg een deel van de Atlantische Oceaan had afgeschraapt en zelfs tot een diepte van 5000 m. levende organismen naar boven werden gehaald, stelde hij zijn mening bij. Er was wèl leven in de volkomen duisternis van de diepzee. Dit deel van de zee, waar het zonlicht nooit doordringt wordt diepzee zone genoemd. De bovengrens ligt op ongeveer 2200 m. onder het wateroppervlak. Naar men nu weet bevat de diepzee zone de grootste samenleving ter wereld en bedekt het de helft van het aardoppervlak.

Ontdekking van de zeestromingen

Wyville Thomson had tijdens zijn onderzoekingen op zee ook de temperatuur van het zeewater geregistreerd en een verrassende ontdekking gedaan. Hij constateerde dat grote massa's water van verschillende temperatuur zich in bepaalde richtingen bewegen. Zij vormen samen een vast stromingssysteem en vermengen zich weinig onderling. Ook anderen hadden al dergelijke 'rivieren' op zee in kaart gebracht. In 1770 was de warme Golfstroom al ontdekt. In datzelfde jaar werkte de grote Amerikaanse geleerde en staatsman Benjamin Franklin de temperatuurtabellen van de Golfstroom nauwkeurig uit. In 1781 bracht Charles Blagden de koude Labradorstroom in kaart, die begint in de Noordelijke IJszee en samenkomt met de warme Golfstroom vanuit de Golf van Mexico (zie kaart links). Waar de warme, vochtige lucht van de warme Golfstroom de koude Labradorstroom ontmoet, bij New Foundland, is de zee vaak in dichte mist gehuld. De Amerikaanse natuurkundige en oceanograaf Matthew Fontaine Maury legde na veel speurwerk in vele scheepslogboeken de grondslag voor de huidige meteorologie door o.a. te ontdekken dat de krachten van deze zeestromen veroorzaakt worden door de winden, verschillen in dichtheid van water én het draaien van de aarde. Dit bleek een enorme vooruitgang, met name op lange routes waar enorme tijdwinsten geboekt konden worden. Maury ontwikkelde ook een nieuw peillood (een lijn aan een zware kanonskogel) dat alle schepen ter wereld konden gebruiken. Hij speelde ook een leidende rol in de aanleg van de eerste transatlantische telegraafkabel.

Dit artikel is deel 4 van de zevendelige special Diepzeeonderzoek.