Diepzeeonderzoek: De oceaanbodem in kaart gebracht

Diepzeeduikers en schepen voor onderwateronderzoek brachten in de 20e eeuw voortdurend nieuwe feiten over de diepzeebodem aan het licht. Zo ontdekte men een reusachtige bergketen in de Atlantisiche Oceaan van noord naar zuid. Tevens constateerden de oceanografen dat de continenten ooit met elkaar verbonden waren en door geologische activiteiten nog steeds uit elkaar drijven. De ontdekking van fossiele brandstoffen onder de diepzeebodem leidt inmiddels tot technisch riskante exploitatie.

Onderzoek van de zeebodem

Laboratoriumschepen spelen een belangrijke rol in het onderzoek naar de samenstelling en diepte van de oceaanbodem. Zulke schepen werd in de jaren '20 en '30 van de vorige eeuw gebruikt voor het eerste seismografisch onderzoek naar de zeebodem. Met behulp van explosieven en filmopnamen probeerde men de zeebodem met zijn dikke laag bezinksel te peilen en door te dringen tot in de harde rotsen daaronder, op zoek naar aanwijzingen over de oudste geschiedenis van onze planeet. Het ene schip ontketende een ontploffing onder water en een ander schip, op 160 km. afstand, registreerde de teruggekaatste geluidsgolven en nam de tijd op hoe lang ze er over deden, dit schip te bereiken. Zo berekenden de oceanografen de diepten van de lagen onder de zeebodem en kon men vaststellen of de bodem omhoog helde of omlaag of vlak was en waaruit de zeebodem bestond. De gevaarlijke explosieven zijn inmiddels vervangen door de echolood of echosounder, die met geluidstrillingen de waterdiepte meet. De zeebodem zelf wordt heden ten dage onderzocht met sonar en seismische technieken.

De oceaanbodem in beweging

De bodem van de zee was, naar men altijd dacht, een plaats van eeuwige rust, waar een aanhoudende regen van kleine korrels neerdaalde, die daar langzaam een deken van bezinksel vormde. De Amerikaanse oceanograaf Maurice Ewing(1906-1974) ontdekte met zijn diepzeeboringen dat uitgestrekte gebieden van de diepzeebekkens steeds weer opnieuw overdekt worden door geweldige onderzeese aardverschuivingen, die omlaag storten van de rand van de ondiepten die het vasteland omringen, of van onderzeese bergtoppen die omhoogrijzen uit de bodem. Andere geleerden ontdekten dat deze aardverschuivingen zich over de zeebodem voortbewegen met een snelheid van meer dan 160 km. per uur.

De Mid-Atlantische Rug

Nauwkeuriger onderzoekingen brachten een reusachtige bergketen middenin de Atlantische Oceaan aan het licht, die later de grootste bergketen op aarde bleek te zijn. (In de 19e eeuw had de Challenger-expeditie al een vreemde bult midden in deze oceaan ontdekt). De top van deze Mid-Atlantische Rug lag op een diepte van 3000 à 3500 m., bijna 1600 m. boven de gemiddelde diepte van de Atlantische Oceaan. Hier en daar verrijzen bergtoppen echter boven de zeespiegel in de vorm van eilanden, zoals de Azoren in het noordelijk deel en de rotsen Ascension, Tristan de Cunha en Bouvet in de Zuidelijke Atlantische Oceaan. De hoogste top is het eiland Pico in de Azoren, met een hoogte van 9000 m, waarvan 2500 m. boven de zeespiegel uitsteekt. Oceanograaf Maurice Ewing opperde het idee dat al deze gebergten in zee deel uitmaakten van één enorme 'wereldomspannende naad', die verder moest gaan in de Indische Oceaan. Nader onderzoek van de zeebodem in deze oceaan bevestigde deze theorie. Er bleven slechts enkele kleine openingen over ten oosten van Afrika tot het Arabisch schiereiland.

De Continentale Drift

Toen de allereerste wereldkaart werd gemaakt, viel het de cartografen al op, dat de continenten een soort legpuzzel vormden. Afrika past keurig in de bocht van Zuid-Amerika, Groenland past netjes in de bovenkant, wanneer je Europa en Noord-Amerika tegen elkaar aanlegt. Wanneer de Zuidpool aan Zuid-Amerika werd vastgemaakt, zou Australië precies passen tegen de westkust en India zou de puzzel afmaken tussen Afrika en Australië. Pas in 1912 echter werd de gedachte van een Continentale Drift naar voren gebracht door de Oostenrijkse geleerde Alfred Wegener. Hij beweerde dat Australië, Afrika, India, Zuid-Amerika en de Zuidpool eens één reusachtig vasteland gevormd hadden. Datzelfde zou gelden voor Eurazië, Groenland en Noord-Amerika. Nog eerder zouden volgens hem beide super-continenten één enkele landmassa gevormd hebben. Niemand nam Wegener toen serieus, omdat hij geen redenen aan kon geven voor het uiteendrijven van deze continenten (zie afbeelding inleiding).

Tot Britse geleerden in de jaren '60 een steile kloof ontdekten die dwars door de Mid-Atlantische Rug liep. Deze ontdekking leidde tot een geheel nieuwe verklaring waarom de continenten uiteengedreven waren. Ze bevestigden de theorieën van Wegener en nóg belangrijker, door diepteboringen in de zeebedding aan weerszijden van de Mid-Atlantische Rug. De theorie van platentektoniek was geboren. Volgens deze theorie bewegen de continenten (platen) als gevolg van drukverschil in de aardmantel, enkele tientallen kilometers onder de aardkorst. Ze bewegen langzaam van elkaar af, botsen tegen elkaar (verklaring voor het ontstaan van o.a. de Marianentrog), schuiven onder elkaar door, of schuren langs elkaar heen. Dit veroorzaakt verschillende verschijnselen aan de oppervlakte, zoals aardbevingen, vulkanisme, en langzame veranderingen, zoals bodemdaling, gebergtevorming en de verplaatsing van continenten. Inmiddels weten we dat dit gebeuren nog steeds doorgaat en de continenten ca. 15 cm per jaar uiteendrijven. Het sterkste bewijs op het vasteland vinden we op IJsland. Hier is de Mid-Atlantische Rug te herkennen als een vulkanisch actieve zone die midden door het eiland loopt.

Bodemschatten onder de oceaanbodem

In 1967 ontdekten wetenschappers aan boord van het onderzoeksschip Glomar Challenger in de Golf van Mexico met diepteboringen tot 4000 m. heuvels die de toppen bleken te zijn van geweldige zoutkoepels. Dergelijke zoutkoepels bij de kust duiden vaak op de aanwezigheid van aardolie en aardgas. Toen men dieper ging boren ontdekte men sporen van deze fossiele brandstoffen. En wat bijna even belangrijker was, de Glomar Challenger had bewezen dat het mogelijk was in de zeebodem te boren vanaf een los drijvend schip, dat mijlen hoger dreef op het zeeoppervlak. Hierna heeft het schip er nog honderden geboord. Na twee jaar diepzeeboren waren de geleerden in staat te verklaren, dat de oceanen betrekkelijk jong zijn –de oudste niet veel meer dan 200 miljoen jaar– in vergelijking tot de 4500 miljoen jaar van de aarde. Zij vonden ook sterke bewijzen voor de Continentale Drift.

Inmiddels wordt op grote schaal in de Golf van Mexico en op andere plaatsen olie en gas gewonnen op dieptes tot 3000 m. Door het dreigend tekort aan deze fossiele brandstoffen worden grote risico's genomen bij de oliewinning op grote dieptes, zoals de olieramp in de Golf van Mexico in april 2010 heeft aangetoond. Internationale milieuorganisaties waarschuwen inmiddels voor de voorgenomen exploitatie van olie en gas onder de ijskap van de Noordpool, waar in de aangrenzende landen als Rusland en de VS serieus over wordt nagedacht nu de voorraden elders in de wereld opraken. De gevolgen van een olieramp zouden verwoestend zijn voor het kwetsbare ecosysteem in dit gebied. Het opruimen van olie zoals dat nu gebeurt na ongelukken op zee, is in het Arctisch gebied onmogelijk door de extreem lage temperaturen en het aanwezige ijs. Er wordt vandaag de dag van alles uit de oceaanbodem gehaald: zand, koraal, magnesium, zout, zwavel en diamant. Een andere commercieel interessante delfstof die verborgen zit in de diepzee is methaangas, dat zich in bevroren toestand in de oceaanbodem bevindt. Ook daarnaar worden momenteel de eerste studies verricht.

Dit artikel is deel 3 van de zevendelige special Diepzeeonderzoek.