Andrzej Hołdys Międzypaństwowy wyścig głębinowy
Rozkręca się rywalizacja pomiędzy naukowcami i państwami o to, kto zbierze najwięcej informacji o oceanicznych głębinach. Za dekadę lub dwie ta wiedza może okazać się newralgiczna i bezcenna.
Kwiatami witano kilkudziesięciu marynarzy i naukowców schodzących na ląd w porcie Sanya na wyspie Hainan na Morzu Południowochińskim. Był sobotni ranek, 28 listopada 2020 r. Statek badawczy „Tansuo-1” należący do Chińskiej Akademii Nauk właśnie powrócił z dwumiesięcznej ekspedycji, której szczegółowych efektów jeszcze nie znamy, ale która z pewnością będzie uznana za ważne, jeśli nie przełomowe, zdarzenie w historii eksploracji najgłębszych fragmentów dna oceanicznego.
Przebojowy Fendouzhe
Nic zatem dziwnego, że poza kwiatami na uczestników rejsu czekało na brzegu także kilkanaście ekip telewizyjnych. Relację z cumowania „Tansuo-1” nadała większość chińskich stacji telewizyjnych. List z gratulacjami przesłał sam przewodniczący Xi Jinping. Wywiadom z bohaterami wyprawy nie było końca, przy czym wszyscy bez wyjątku rozmówcy pozowali na tle pomalowanego białą i ogórkową farbą pojazdu podwodnego, który teraz, po wyciągnięciu z wody, sprawiał wrażenie przyciężkawego. Niczym słoń morski, masywny, obły i nieporadny na lądzie, odzyskiwał wigor w morzu. Twórcy wehikułu ochrzcili go Fendouzhe, co w swobodnym tłumaczeniu oznacza kogoś, kto przebojowo, nie zważając na przeszkody, dąży do celu.
To właśnie Fendouzhe był głównym bohaterem ekspedycji – w połowie listopada kilkukrotnie popłynął na dno Rowu Mariańskiego, największej na Ziemi głębiny (prawie 11 km). Nie sam, lecz z trzema naukowcami na pokładzie. Za każdym razem pobyt na dnie trwał kilka godzin, podczas których wykonywano masę badań geologicznych, hydrologicznych i biologicznych, pobierano próbki, mierzono rozmaite właściwości wody, kręcono filmy kilkoma kamerami, a także przeprowadzono kilka bezpośrednich transmisji wideo ze statkiem na powierzchni. Wehikuł poruszał się powoli, wprawiany w ruch przez zestaw silników i posłuszny woli ludzi znajdujących się w jego wnętrzu. Chrzest bojowy przeszedł kilka miesięcy wcześniej na Morzu Południowochińskim, a pod koniec października zabrano go na zachodni Pacyfik, gdzie Fendouzhe miał otworzyć nową erę w chińskim programie badań oceanicznych.
Nie zawiódł nadziei, a po powrocie uradowani liderzy tego programu opowiadali o całej flotylli załogowych pojazdów głębinowych – „podwodnych rycerzy, wojowników i smoków” – penetrujących najbardziej obiecujące naukowo, ale też gospodarczo i politycznie, zakamarki ziemskich oceanów, których potencjalne zasoby geologiczne oraz bogactwo biologiczne coraz bardziej przyciągają uwagę naukowców, ekonomistów i polityków. Skoro ziemskie lądy już nie wystarczają, by zaspokoić rosnące potrzeby miliardów ludzi, zaczynamy coraz bardziej pożądliwie spoglądać w innych kierunkach – ku Księżycowi oraz w stronę mórz. Szczególnie wiele obiecujemy sobie po ukrytych pod dnem morskim minerałach, na których bazuje nasza technologiczna cywilizacja. Często zapominamy, że jej fundamentem są skarby gromadzone przez naturę
w skorupie ziemskiej przez miliardy lat. Wielu chciałoby znaleźć i dobrać się do tego podwodnego mineralnego sezamu. Stąd powszechne przekonanie, że wiek XXI będzie wiekiem (podboju) oceanów.
Zakochany w otchłani
Oczywiście Fendouzhe nie był pierwszy na dnie Rowu Mariańskiego – gigantycznej rysy w skorupie ziemskiej ciągnącej się pod zachodnim Pacyfikiem na długości ponad 2,5 tys. km. Pionierami byli Jacques Piccard i Don Walsh, którzy 23 stycznia 1960 r. wsiedli do batyskafu Trieste i po pięciu godzinach opadania, ściśnięci w stalowej kuli o średnicy 2 m, dotarli do mrocznej otchłani zwanej Głębią Challengera (ang. Challenger Deep), najgłębszego punktu w Rowie Mariańskim. Ich przyrządy pomiarowe pokazały, że znajdują się 10 916 m pod powierzchnią wody. Po 20 minutach śmiałkowie pozbyli się balastu i wyruszyli w drogę powrotną. Trzy godziny i 15 minut później znów mogli odetchnąć świeżym powietrzem.
Wyczyn Piccarda i Walsha okazał się tak ekstremalny, że na następców trzeba było czekać ponad pół wieku. W tym czasie ludzie polecieli w kosmos, wylądowali na Księżycu, wysłali Voyagery na krańce Układu Słonecznego, zaczęli latać wahadłowcami i umieścili w kosmosie Międzynarodową Stację Orbitalną. Tymczasem najgłębsze strefy oceanów wciąż pozostawały niespenetrowane. Zagadką była nawet głębokość Głębi Challengera.
Odkrył ją w 1875 r. brytyjski okręt badawczy HMS „Challenger” – stąd jej nazwa. Spuszczona z niego lina skończyła się na mniej więcej ósmym kilometrze. Dopiero po II wojnie światowej dokonano kolejnego pomiaru, uzyskując wynik około 10 900 m, który wszystkich zdumiał. W 1957 r. radziecki statek „Witiaź” podał jeszcze większą wartość – 11 022 m. Inne wyniki uzyskali jednak Japończycy w 2009 r. i Amerykanie w 2011 r. Było to odpowiednio 10 971 i 10 994 m. Dwa ostatnie pomiary wykonano nie zwykłą echosondą, lecz za pomocą skanera wielowiązkowego wysyłającego w ciągu godziny dziesiątki tysięcy sygnałów akustycznych na różnych częstotliwościach i w różnych kierunkach, a następnie tworzącego trójwymiarowy, cyfrowy model dna.
To już była nowa era w eksploracji najgłębszych stref oceanów. Wielu badaczy doszło do wniosku, że przyszłość należy do zdalnie sterowanych pojazdów bezzałogowych mogących przesłać obraz na powierzchnię wody, a stąd łączami satelitarnymi – do naukowców na lądzie. Czyż to nie wygodniejsze i bezpieczniejsze, niż męczenie się przez wiele godzin w małym batyskafie? Milowego kroku dokonał japoński pojazd Kaiko, który w latach 1995–98 dotarł do Głębi Challengera kilkanaście razy, obfotografowując ją dokładnie i – co najważniejsze – znajdując tam życie. W dostarczonych przez niego próbkach mułu dennego znaleziono bakterie, otwornice oraz maleńkie skorupiaki. Stworzenia te potrafiły przetrwać mimo ciśnienia 1100 razy większego niż na powierzchni Ziemi. Prawdopodobnie kamera Kaiko dojrzała też ryjące w dnie strzykwy i wieloszczety. Te ostatnie zauważył amerykański pojazd bezzałogowy Nereus, który odwiedził głębię w 2009 r. Stopniowo odkrywano – i była to zasługa zdalnie sterowanych maszyn – że dna najgłębszych rowów oceanicznych wcale nie są biologicznymi pustyniami.
A jednak ludzie nie chcieli do końca zrezygnować z wypraw do najgłębszych zakamarków oceanów. Powodów było wiele: ciekawość naukowa, zew przygody, chęć przetestowania nowych materiałów i technologii. Jak w czasach Piccarda i Walsha, pionierami znów byli zapaleńcy konstruujący swoje wehikuły z materiałów nowej generacji: tytanu, aluminium, kompozytów, specjalnego szkła. W marcu 2012 r. w takim futurologicznym pojeździe zanurkował na dno Rowu Mariańskiego reżyser James Cameron. Jego Deepsea Challenger ważył dziewięć razy mniej niż Trieste, zanurzał się dwa razy szybciej, a na dnie spędził trzy godziny, podczas gdy Piccard i Walsh musieli wracać po 20 minutach.
Siedem lat później, w kwietniu i maju 2019 r., Głębię Challengera odwiedzili dwukrotnie Victor Vescovo i Patrick Lahey, a po nich jeszcze dwaj inni zdobywcy otchłani. Wszyscy pilotowali dwuosobowy pojazd Limiting Factor przeznaczony raczej do komercyjnych misji. W tym roku Vescovo już sześć razy zabrał pasażerów do Głębi Challengera. „Żaden robot nie zastąpi naszych oczu i naszego mózgu w eksploracji nieznanych zakątków oceanu. Można godzinami oglądać fotografie Kanionu Kolorado, ale aby ocenić jego ogrom, piękno i niezwykłość, trzeba go zobaczyć na własne oczy” – powiedział w jednym z wywiadów Vescovo, zakochany w otchłaniach były komandor amerykańskiej marynarki wojennej.
Jednak to nie turystyka, ale nauka, często w służbie polityki i gospodarki, była i pozostanie głównym celem eksploracji oceanów, w tym także posyłania ludzi do dwóch najgłębszych stref zwanych abysalem i hadalem. Ta pierwsza zaczyna się na głębokości 3–4 km i obejmuje głównie rozległe, płaskie równiny stanowiące około połowy powierzchni dna oceanicznego. Hadal – nazwa nieprzypadkowo kojarzy się z Hadesem – znajduje się poniżej 6 km i w praktyce tworzą go rowy oceaniczne. Zajmują one tylko 2 proc. powierzchni dna, ale ze względu na ekstremalne warunki, jakie w nich panują, ich wartość dla nauki jest olbrzymia. Pytanie, jak się tam dostać?
Alvin znajduje bombę
Batyskafy nie nadawały się do tego ze względu na dość prymitywną konstrukcję. Poruszały się tylko w pionie, były ciężkie, nieruchawe i mało przydatne do prowadzenia badań. Ale rewolucja czekała już za progiem. W 1964 r. w oceanie pojawiał się Alvin. Wyposażony w silniki i mocne reflektory mógł samodzielnie przemierzać oceany z trzema naukowcami na pokładzie. Odbył tysiące takich misji. Wiele jego eskapad przeszło do historii. W 1965 r. odnalazł bombę wodorową zgubioną w Morzu Śródziemnym przez amerykański bombowiec, w 1977 r. natrafił na dnie Pacyfiku na pierwsze gorące źródła zamieszkane przez liczne gatunki zwierząt, a w 1986 r. dotarł do wraku „Titanica”. Dwa razy był atakowany przez morskie drapieżniki, raz urwał się z liny holowniczej i przeleżał na dnie osiem miesięcy; innym razem cudem uniknął wessania przez szczelinę wulkaniczną. Formalnie jego właścicielką była amerykańska marynarka wojenna, ale na co dzień użytkował go ośrodek Woods Hole Oceanographic Institution, położony niedaleko Bostonu.
Jednak Alvin, choć taki niezastąpiony, mógł się zanurzyć tylko na 4,5 km. Na początku Amerykanie uznali, że to im wystarczy, potem jednak doszli do wniosku, że lepiej postawić na pojazdy bezzałogowe, które uznali za bezpieczniejsze, tańsze i bardziej uniwersalne. Dlatego niespecjalnie inwestowali w Alvina. Dekadę temu odświeżyli go, wyposażyli w większą kapsułę załogową z pięcioma dużymi oknami, ale wciąż jedna trzecia dna oceanicznego pozostała dla niego niedostępna.
Tymczasem rywale nie próżnowali. Japończycy zbudowali pojazd Shinkai, który w 1989 r. zanurzył się na głębokość 6527 m, docierając do strefy rowów oceanicznych. Równie dobrze radzi sobie francuski Nautile. Poziom 6000 m jest też dostępny dla rosyjskich pojazdów badawczych Mir 1 i Mir 2, zbudowanych w latach 80. XX w. przez Finów. Nawiasem mówiąc, ku wielkiemu niezadowoleniu Amerykanów, którzy nie chcieli dopuścić do przepływu zaawansowanych technologii z Zachodu do ZSRR, a poza tym obawiali się, że tego rodzaju pojazdy mogą potem zostać wykorzystane przez Rosjan do rozstawienia wzdłuż brzegów Ameryki Północnej sprzętu do głębokowodnego nasłuchu. Wszystkie cztery wehikuły badawcze miały nad Alvinem wielką przewagę – w ich zasięgu znajdowało się 98 proc. dna morskiego.
W teorii pojazdy te mają służyć przede wszystkim nauce. Ale nie chodzi tylko o zaspokojenie ciekawości. Wiedza na temat zasobów oceanów ma służyć interesom politycznym i gospodarczym. W 2007 r. oba rosyjskie Miry zanurkowały na głębokość 4261 m w miejscu, gdzie znajduje się biegun północny, by zebrać geologiczne dowody na to, że powinien on należeć do Rosji. Przy okazji zostawiły tam rosyjską flagę wykonaną z tytanowego stopu. Ocieplający się, a przez to coraz łatwiej dostępny, Ocean Arktyczny staje się przedmiotem bardzo intensywnej rywalizacji pomiędzy krajami polarnymi. Każdy chciałby uzyskać możliwość eksploatacji tej części Arktyki, która dziś nie przynależy do nikogo. Kluczowe będą tu dowody geologiczne, a te znajdują się na dnie oceanu.
Z identycznych politycznych powodów do głębinowego wyścigu przystąpiły w końcu także Chiny. I to z przytupem. W 2012 r. ich pojazd Jiaolong osiągnął głębokość 7062 m, bijąc rywali. Od tego czasu jest on bardzo intensywnie wykorzystywany do prowadzenia badań oceanicznych na tych akwenach, które Chińska Republika Ludowa darzy szczególnym zainteresowaniem, czyli na Morzu Południowochińskim, Morzu Wschodniochińskim oraz na zachodnim Pacyfiku. W tym ostatnim przypadku jej głównym rywalem jest Japonia. Pomiędzy oboma krajami trwa wyścig o to, kto stworzy dokładniejszą mapę złóż metali ukrytych pod dnem tej części oceanu. Dwa lata temu Japończycy znaleźli w pobliżu swojej wysepki Minamitori, oddalonej od Tokio o ponad 2 tys. km, olbrzymie nagromadzenie metali ziem rzadkich, na których opiera się wiele nowoczesnych technologii i których znaczenie w XXI w. może tylko rosnąć.
Podwodne laboratoria
Chińczycy odpowiedzieli przyspieszeniem prac nad Fendouzhe, prawdziwym podwodnym laboratorium naukowym, jedynym mogącym intensywnie badać najgłębsze rowy oceaniczne, nurkować do nich wielokrotnie w krótkim czasie z kolejnymi zestawami aparatury pomiarowej. Listopadowa eskapada do Głębi Challengera to zaledwie początek ambitnych planów Chin, jeśli chodzi o poszukiwanie rud metali na dnie oceanów. Jak powiedział jeden z liderów ich programu oceanograficznego: „Cóż, jeśli nie my je odnajdziemy, to zrobią to inni”.
Gdy Fendouzhe nurkował w Rowie Mariańskim, równocześnie w Qingdao nad Morzem Żółtym otwierano uroczyście (choć wirtualnie) centrum badawczotreningowe mające rozwijać technologie wydobycia podmorskich złóż metali. To wspólna inicjatywa Chin oraz Międzynarodowej Organizacji Dna Morskiego, która wydaje koncesje na poszukiwania geologiczne na tych akwenach, które nie należą do żadnego kraju. W przyszłości ta sama agenda ONZ będzie dawała zgodę na wydobycie podmorskich złóż.
W końcu obudzili się też Amerykanie. Uznali, że ich nestor powinien jednak przejść kolejną kurację odmładzającą. W połowie tego roku Alvin trafił do Woods Hole i wkrótce dostanie bardziej wytrzymałą komorę balastową, nową powłokę z ulepszonej pianki syntaktycznej, która ułatwi mu wypływanie na powierzchnię, i oczywiście nową elektronikę. Dzięki temu za około rok będzie mógł wreszcie zabrać naukowców na głębokość 6500 m. Ci już się nie mogą doczekać.
Kilka dni temu podczas dorocznej konferencji Amerykańskiej Unii Geofizycznej (tym razem zorganizowanej online) z ekscytacją opowiadali, że jednym z pierwszych ich celów będą wyrastające z równin abysalnych olbrzymie podwodne góry, które z jednej strony są matecznikami rzadkich gatunków zwierząt, ale z drugiej mogą być skarbcami cennych minerałów. „To są niezwykłe miejsca, można je porównać do oaz na pustyni. Grozi im zagłada, jeśli zaczniemy tam wydobycie metali, co niestety może nastąpić. Rzecz w tym, że równiny abysalne, wraz z takimi samotnymi górami, stanowią trzy czwarte dna morskiego, a dziś wiemy o nich mniej niż o powierzchni Księżyca. Pracy badawczej wystarczy więc dla każdego: pojazdów bezzałogowych, inteligentnych robotów i sieci sensorów przesyłających dane wprost do satelitów.
W XXI w. oceany zostaną nafaszerowane taką technologią. To pewne. Jednak wciąż tych najważniejszych obserwacji mogą dokonać tylko ludzie nurkujący w wehikułach takich jak Alvin. Nie może nas tam zabraknąć” – przekonywał podczas grudniowej konferencji Adam Soule z Woods Hole, który w Alvinie nurkował dziesiątki razy.