Diepzeeonderzoek: De Challenger-expeditie

Van eind 1872 tot mei 1876 werd het eerste wereldwijde wetenschappelijke onderzoek uitgevoerd naar de bodem, de temperatuur en het leven in de grote wereldzeeën. Onder leiding van de bioloog Charles Wyville Thomson legde de expeditie op de korvet de Challenger 130.000 km. af. Men deed allerlei ontdekkingen in de diepzee: levende organismen, temperaturen en de enorme waterdruk. De opzienbarende gegevens luidden het tijdperk in van de moderne oceanografie.

Uitrusting HMS Challenger

De reis van de HMS Challenger (Uitdager) zou de eerste wereldomvattende oceanografische expeditie worden die de mens ooit had gemaakt. Slechts 2 van de 18 kanonnen staken bij vertrek uit het Engelse Portsmouth uit de schietgaten van de korvet. De rest was weggehaald om plaats te maken voor wetenschappelijke instrumenten. Het schip was uitgerust om tijdens de reis van 3½ jaar weerstand te bieden aan kou en stormen. Hoewel het grootste deel van de reis zeilend zou worden afgelegd, was er ook een hulpstoommachine aan boord. Aan het hoofd van de kleine groep wetenschappers stond Charles Wyville Thomson. Onder hen ook een andere bekende Britse bioloog, John Murray. Tijdens de reis zouden de onderzoekers hun werk verrichten in twee goed uitgeruste laboratoria. De proviandkamers benedendeks waren volgestouwd met flessen voor het opslaan van zeemonsters water. Er waren kilometers lijn om de diepten van de wereldzeeën te peilen. Dreggen en treilen lagen gereed om de bodem van vier oceanen (behalve de Noordelijke IJszee) af te schrapen en zeedieren te vangen, die niemand nog ooit gezien had.

De meeste instrumenten aan boord waren voor onze moderne begrippen erg primitief. De lijnen van het peillood waren van hennep met om de 200 meter een merkteken. Het uiteinde van de lijn zat stevig vastgeknoopt aan een loden bal van 100 kg. Raakte deze de bodem dan schoot door de schok een hendeltje los waarbij een houten bal aan de lijn omhoog schoot naar het wateroppervlak. Bij grote diepten konden zulke peilingen uren in beslag nemen. Met moderne sonarmethoden, waarbij een ritmische trilling door de zeebodem weerkaatst wordt, duurt een dergelijke peiling slechts enkele seconden. De recorddiepte door de Challenger gemeten is 8950 m. in de Marianatrog, in de westelijke Stille Oceaan.

Leven en waterdruk op grote diepte

De treilen en dreggen van de HMS Challenger haalden duizenden dieren en planten omhoog. Het bleek nergens zo diep dat er geen levende wezens meer waren. Tot op 6000 m. werd gedregd. Het plantenleven hield echter op bij 200 m. De experts vonden ook een verklaring voor het feit dat levende organismen zich kunnen handhaven in de kou, de duisternis en de hoge druk van de diepste zeeën. Eén vis die werd opgehaald uit een diepte van meer dan 4000 m. bleek uitgerust te zijn met een eigen lichtbron: een orgaan dat een sterk licht uitstraalde. Sommige hadden reusachtige ogen, die ongetwijfeld de zwakste lichtstraal konden opvangen. Weer andere hadden geen ogen, maar waren uitgerust met gevoelige contactorganen. Een experiment gaf antwoord op de vraag hoe zulke dieren in leven blijven bij een druk van 570 atmosfeer, die heerst op een diepte van 6000 m. Een met lucht gevulde en aan beide uiteinden dichtgesmolten reageerbuis werd in een geperforeerde koperen koker neergelaten tot 4000 m. diepte. Bij het binnenhalen bleek het reageerbuisje verpulverd en de koker platgedrukt te zijn. Wanneer de koperen koker alleen werd neergelaten werd de waterdruk binnen en buiten de koker even groot en bleef de koker intact. Deze proef verklaarde hoe dieren in leven konden blijven onder grote druk. De vloeistoffen in hun lichaam staan onder even grote druk als het water daarbuiten.

De voedselketen in zee

De mannen op de HMS Challenger troffen de grootste verscheidenheid levende organismen aan in de betrekkelijk koude wateren van de zuidelijke Atlantische Oceaan. Deze organismen werden gerangschikt in een schema dat er vanuit ging dat het ene organisme het andere opeet. Het laagst in dit schema stonden microscopisch kleine planten en dieren, het plankton. Plantaardig plankton maakt gebruik van zonlicht om voedsel te produceren uit kool-dioxide, mineralen en water. Deze planten dienen als voedsel voor dierlijk plankton, dat op zijn beurt weer voedsel vormt voor hogere diersoorten, en zo verder omhoog in het schema tot aan grote haaien en walvissen.

De oceaanbodem in kaart gebracht

De reis van de HMS Challenger bracht ook nieuwe gegevens over de temperatuur en samenstelling van de oceaanbodem. Op maar liefst 362 plaatsen werden zelfsluitende flessen neergelaten om watermonsters te verzamelen, thermometers in een beschermde geperforeerde koker neergelaten en bodemmonsters genomen. Zo werd 360 miljoen vierkante kilometer zeebodem in kaart gebracht! De bodemtemperaturen in het diepzeegebied lagen altijd vlak boven het vriespunt van water. De watermonsters gaven ook aan dat het zoutgehalte varieert op verschillende plaatsen en diepten. Een opmerkelijke ontdekking was dat de oceaanbodem niet zulke grillige hoogteverschillen kent dan dat men die op het vasteland aantreft (bergen, rotsen, steile klippen). In de loop van duizenden jaren had een zachte regen van bezinksel de omtrekken van de oceaanbodem verdoezelt. De gegevens die de succesvolle expeditie mee naar huis nam in 1876 vulden 50 boeken van samen 30000 bladzijden. Deze rapporten luidden het tijdperk van de moderne oceanografie in en zouden later De Bijbel van de Oceanograaf genoemd worden.

Dit artikel is deel 2 van de zevendelige special Diepzeeonderzoek.