Cindy Van Dover vet mycket om de djupa haven. Men hon förväntade sig aldrig att hitta ett skeppsvrak som var mer än 200 år gammalt medan hon jagade efter havsdjur.
Det var juli 2015. Van Dover och andra djuphavsbiologer cruisade på ett forskningsfartyg utanför kusten i North Carolina. De letade efter en vetenskaplig förtöjning – en kabel fäst vid havsbotten mer än 1,6 kilometer (1 mil) ner. Instrument kopplade till kabeln samlade in data om havsströmmar samt prover av små varelser som kallas plankton. Men forskarna spionerade något mycket viktigare – och spännande. De dök upp högar av tegel, träbjälkar, glasflaskor och en metallkompass. Det var ett skeppsvrak, och det var förmodligen 200 till 300 år gammalt.
Två undervattensfarkoster som biologerna hade tagit med för att samla prover på djupet vatten hjälpte dem att hitta vraket. Först skickade en undervattensrobot tillbaka bilder som såg ut som den saknade förtöjningen. Sedan åkte två dykare ner i ett större fordon. Vid den tidpunkten spanade de skeppets kvarlevor på havsbotten.
Föremål från ett namnlöst vrak som hittats av forskare utanför North Carolinas kust inkluderar den här keramikkannan och navigeringsverktyget.
Med tillstånd av Duke University
Snart planerar forskare att besöka vraket igen. Den här gången kommer de att leta efter ledtrådar om skeppets uppdrag. Det kan ha varit ett handelsfartyg som fraktade varor mellan Europa, Karibien och Nordamerika.
Arkeologer lär sig om det förflutna genom att studera platser där människor en gång levde eller reste. Undervattensvärlden är ett bra ställe att hitta ledtrådar till detta. Det gäller särskilt vid störtade fartyg. “Skepsvrak är paket med information som hjälper oss att förstå forntida civilisationer”, säger Brendan Foley. Han är arkeolog vid Woods Hole Oceanographic Institution i Massachusetts.
Tills nyligen var dykning det enda sättet att utforska undervattensplatser. Dykare andas luft som har komprimerats till tankar fastspända på ryggen. Men även upptäcktsresande med speciell utrustning och träning kunde bara gå ner till högst 200 eller 300 fot – och då bara i minuter. Vrak på djupt vatten gick inte att nå.
Men ny utrustning idag hjälper dykare att gå djupare och stanna längre. Undervattensfordon tar med zoner inom räckhåll som är för djupa för scuba. Och arkeologer använder avancerade laboratoriemetoder för att analysera vad de hittar. Metallen i ett fartygs ankare, eller kemiska spår av mat inuti en burk, kan avslöja var dessa föremål kom ifrån. Även små bitar av sedan länge döda växter, begravda djupt under vattnet, kan skapa stora överraskningar om mänsklighetens historia.
En överraskning till sjöss
Van Dover leder Duke University Marine Laboratory i Durham, NC. Hon ledde biologiexpeditionen som hittade skeppsvraket i North Carolina.
Här förbereder ingenjörer sig för att sänka en robot, som heter Sentry, i vattnet. Roboten kan programmeras att “simma” under vattnet och producera digitala kartor över nedsänkta föremål. Erich Horgan/WHOI
“Vi visste var förtöjningen skulle ligga men kunde inte hitta den”, säger hon. En doktorand på kryssningen föreslog att man skulle skicka ner en undervattensrobot som heter Sentry för att leta efter förtöjningen. Tekniker kan programmera Sentry att simma på egen hand. Robotens kamera producerar digitala fotografier och kartor med hjälp av en metod som kallas side-scan sonar (SO-narh). Tekniken skickar ljudpulser, kallade “pingar”, till båda sidor när den färdas genom vattnet. När ljudvågorna studsar tillbaka mäter Sentry hur starka de är. Hårda föremål, som stenar eller skeppsvrak, reflekterar mer ljud än sand, så de skickar tillbaka starkare signaler. Sentry använder dessa ekon för att skapa en bild av havsbotten.
Forskarteamet programmerade Sentry att söka i området där de trodde att förtöjningen skulle vara. En bild visade något som såg ut som en kabel. Två dykare gick sedan ner i en forskningsubåt vid namn Alvin för en närmare titt. “Det visade sig vara en stor kedja som ledde till vraket”, säger Van Dover. “Det var då vi visste att vi hade en ganska gammal båt.”
Dessa undervattensfarkoster, Sentry (vänster) och Alvin (höger), tillhör Woods Hole Oceanographic Institution och används i många typer av forskning. I juli förra året hjälpte de forskare att hitta ett skeppsvrak utanför North Carolina. Chris Tyska/WHOI
Van Dover har studerat den djupa havsbotten i flera år och gjort många dyk i Alvin. Hon är inte förvånad över att vraket har varat i 200 år eller längre. “Vattnet är väldigt kallt på det djupet – cirka 4° Celsius ,” hon säger. Nära minusgrader hjälper till att bevara vrak genom att sakta ner hastigheten med vilken material bryts ner. Havsströmmar hindrade sediment från att begrava vraket och djupt vatten skyddade det från ytstormar.
Det som förvånar Van Dover är att vraket förblev oupptäckt så länge. Den ligger bara cirka 100 meter (330 fot) från en plats som hon studerat och kartlagt på andra kryssningar. Det är bara något kortare än en fotbollsplan. “Men vi fångade aldrig vraket”, säger hon. “Det visar hur många hemligheter det finns i de djupa haven.”
Forntida korn
Precis som skeppsvrak kan områden nära kusten hysa skatter.
Människor har levt längs kusterna i tusentals år. Men jordens kustlinjer förändras. Flera gånger tidigare svalnade planetens temperatur och en del av vattnet i haven frös. Den globala havsnivån sjönk, vilket exponerade nytt land. Människor bosatte sig i dessa kustområden. Senare smälte inlandsisar och bosättningar nära stranden översvämmades.
De översvämmade platserna innehåller nu ledtrådar till de tidigare bosättningarna.
Robin Allaby är växtforskare vid University of Warwick i Coventry, England. Han studerar när folk började odla grödor istället för att förlita sig på jakt efter mat. Han försöker rekonstruera människans historia från det genetiska materialet från länge begravda växter och växtdelar.
Forskare kan göra detta eftersom växter som har odlats och odlats som grödor kommer att förändras eller utvecklas annorlunda än deras vilda förfäder. För att få till exempel majs med stora kolvar och massor av kärnor skulle bönderna ha sparat frön från de bästa plantorna varje år för att odla nästa säsong. Dessa värdefulla egenskaper återspeglar förändringar i majsens gener.
Forskare är intresserade av denna typ av information eftersom övergången från jakt till jordbruk också kan utlösa andra förändringar. Istället för att ströva omkring i små grupper för att hitta byten, kan människor stanna på ett ställe och leva i större samhällen. Men den förändringen är inte lätt. Jägare äter mycket kött. Bönder äter fler växter, som saknar några viktiga näringsämnen, som järn. “När du tittar på historien ser du många hälsoproblem under dessa övergångar”, noterar Allaby.
En djup undervattensplats i Engelska kanalen som kallas Bouldnor Cliff. Forskare upptäckte DNA begravt i jorden här från forntida vete. The Maritime Archaeology Trust/Roland Brookes
Han kallar undervattensplatser “naturens kylskåp.” De är bra ställen att söka efter bitar av gamla växter. Nyligen arbetade Allaby med arkeologer vid University of Bradford och Englands Maritime Archaeology Trust. De ville alla veta när folk först började odla i Storbritannien. De tog prover från jord begravd under vattnet på en plats i Engelska kanalen som heter Bouldnor Cliff. Där bodde människor för tusentals år sedan, när havsnivån var lägre.
Den 8 000 år gamla jorden förseglades under tätt sediment. “Vi visste att det inte hade blivit stört”, säger Allaby. Proverna innehöll DNA från gamla växter. För att identifiera växterna använde forskarna en laboratoriemetod som kallas DNA-sekvensering
. De tittade på fragment av DNA för att hitta mönster som var unika för vissa arter, som ekar. Det mesta av DNA:t kom från växter och träd som var vanliga i England för 8 000 år sedan. Men det fanns också en stor överraskning: En del DNA kom från två typer av odlat vete.
Varför skulle det vara uppseendeväckande? Historiker tror att folk inte började odla i Storbritannien förrän för cirka 6 000 år sedan. Före den tiden jagade de, fiskade och samlade in ätbara växter. Att odla grödor började i Mellanöstern och tog bara sakta fart över hela Europa. Men det 8 000 år gamla vete-DNA på denna undervattensplats matchade vete som hade växt i Mellanöstern. Det innebar att jordbruket kunde ha nått England minst 2 000 år tidigare än historiker hade trott!
Men om bönder hade odlat vete vid Bouldnor Cliff, borde jordproverna också ha innehållit vete pollen. Pollen är ett pulver av “manliga” celler som växter släpper när de blommar. När vind eller en pollinerande varelse, som ett bi, bär pollen till andra växter, befruktar den de kvinnliga delarna av dessa växter. Forskarna hittade inte vetepollen. Så Allaby säger att vetet i deras jordprover kanske inte har växt vid Bouldnor Cliff. Han tror att det kan ha kommit från handlare som gick över från Europa.
Det är fortfarande viktigt eftersom det skulle visa att Storbritannien inte var avskuret från resten av Europa för 8 000 år sedan. “Människorna på Bouldnor Cliff var jägare-samlare, men de bytte varor med bönder och blandade sig med dem”, säger Allaby. Forskarna publicerade sina resultat i Science i februari 2015.
Återvänd till Antikythera
Människor har seglat i Medelhavets vatten i tusentals år. Foley kallar Medelhavets botten “världens största museumsgalleri.” Han arbetar med grekiska arkeologer där för att utforska ett massivt vrak utanför den grekiska ön Antikythera (An-tee-KITH-air-uh). Fartyget där sjönk för mer än 2 000 år sedan. Den bar många dyra föremål, inklusive statyer, glasskålar, parfymburkar, mynt och smycken.
Det är svårt att nå vraket eftersom det ligger 55 meter (180 fot) under vattenytan. Det är tillräckligt djupt för att passa en 11-vånings kontorsbyggnad. Normalt kan även utbildade dykare bara stanna på det djupet säkert i några minuter. Men Foley och hans team använder avancerad utrustning som ger dykare tillräckligt med tid djupt under vattnet för att kartlägga och gräva ut det enorma vraket.
Det mest fantastiska fyndet vid Antikythera-vraket är denna uråldriga maskin. Nu känd som Antikythera-mekanismen, den har dussintals växlar och skulle ha varit en lyxvara för den som ägde den. Marsyas/Wikimedia Commons (CC-BY 3.0)
Grekiska fiskare dykte efter havssvampar när de hittade vraket 1900. Scuba hade ännu inte uppfunnits. Fiskarna hade istället en dykardräkt som de bytte mellan sig. Luften i dräktens bronshjälm kom genom ett rör som rann upp till båten. Männen lyckades få upp en del av vrakets last. Det mest fantastiska fyndet var en maskin känd som Antikythera-mekanismen. Den är gjord av mer än 30 kugghjul i brons och visar månens faser och positioner för fem planeter kända för de gamla grekerna.
Ingen annan försökte nå Antikythera-vraket förrän på 1970-talet, när Jacques Cousteau (ZHOCK koo-STO), den berömda franska oceanografen, dök där. Hans besättning hittade fler föremål, inklusive mynt och smycken. Men även med dykutrustning (som Cousteau hade hjälpt till att uppfinna) kunde de bara spendera cirka 10 minuter vid vraket på varje dyk. Mycket av fartygets last har aldrig lyfts från djupet.
Foley och hans kollegor vill ta upp mer av detta vid last och ta reda på vilken typ av fartyg som fraktade det. 2014 använde de kameror på en undervattensrobot för att göra en tredimensionell digital karta över platsen. Det ledde dykare till mer gods nedgrävt i sedimentet. Bland deras fynd fanns ett 2 meter (mer än 6 fot) bronsspjut. Arbetet kommer att fortsätta på platsen under de kommande fem åren.
Dykning till vraket är utmanande eftersom människor inte utvecklades för att andas under vattnet. Den komprimerade luften i dykares tankar innehåller en blandning av mestadels kväve och syre. När vi andas in använder våra kroppar syret för att göra energi. Våra kroppar använder inte kväve från luft, så vi andas ut det mesta, tillsammans med koldioxid och eventuellt oanvänt syre. En liten bit av kvävet löses upp i vårt blodomlopp, men det har ingen effekt.
Men när en dykare simmar under vattnet trycker vattnet ner på kroppen. Det extra trycket tvingar mer kväve från deras lungor in i blodomloppet och vävnaderna än vad som skulle absorberas vid ytan. Ju längre en dykare stannar under vattnet och ju djupare han går, desto mer kväve absorberar hans kropp.
Dykare tar upp en gammal burk, kallad en amfora, till ytan 2012 från Antikythera-vraket . Alexander Tourtas, EU/WHOI
När dykaren stiger upp till ytan minskar trycket på hans kropp och det extra kvävet löses upp ur hans vävnader. Den processen kallas dekompression. Om dykare stiger upp för snabbt kan kvävet bilda bubblor i deras vävnader eller blodomlopp. Detta är känt som tryckfallssjuka. Det kan orsaka ledvärk (även känd som “böjarna”) eller skada hjärnan eller ryggmärgen. Två grekiska dykare som utforskade Antikythera-vraket 1900 blev förlamade av tryckfallssjuka. En annan dog.
För att tillbringa mer tid under vattnet använder dykare vid Antikythera-vraket idag speciella gasblandningar som inte orsakar tryckfallssjuka. “Du ställer in ett datorsystem för att bibehålla rätt nivå av syre under hela ditt dyk,” förklarar Edward O'Brien. Han är dyksäkerhetsofficer vid Woods Hole Oceanographic Institution.
Dykare på Antikythera använder också system som kallas rebreathers. Munstycket på vanlig dykutrustning låter de gaser som dykare andas ut bubbla upp till ytan. Men rebreathers fångar upp dem, skrubbar ut koldioxiden och återanvänder det mesta av syret. Med rebreathers och blandad gastillförsel kan dykare vid Antikythera-vraket tillbringa upp till 90 minuter under vattnet.
En 'rymddräkt' för havet
Snart kanske dykare kan förlänga sina resor ytterligare och tillbringa timmar på Antikythera. En ny enhet, känd som en Exosuit, borde göra detta möjligt. Den ser ut som en rymddräkt förutom att den har ett hårt aluminiumskal. Lufttrycket inuti skalet är detsamma som vid ytan, så dykare som bär det kan gå ner cirka 300 meter (1 000 fot) under vattnet utan att behöva oroa sig för dekompression när de dyker upp igen.
Besättningar sänker en dykare i denna Exosuit i vattnet. Det var en del av en provkörning vid Woods Hole Oceanographic Institution. Alex Diccio/Return to Antikythera
Exosuiten väger cirka 240 kg (500 pund). En dykare klättrar in i den och sänks sedan ner i vattnet med en kran. Men det är inte svårt att röra sig i dräkten under vattnet. “Den har ett framdrivningspaket på baksidan och pedaler i stövlarna”, förklarar O'Brien. “Du flyttar den genom att luta fötterna framåt, bakåt och åt sidan.” Dykare kan börja använda Exosuit 2016 för att återställa föremål från mycket djupa delar av Antikythera-vraket.
Foley kallar fartyget “the Titanic från den antika världen.” Han tror att det kan ha varit en spannmålsbärare. Forntida greker och romare byggde dessa enorma fartyg för att transportera massor av vete och korn över Medelhavet. De transporterade även passagerare och lyxvaror.
För att stödja sin teori vill Foley leta efter gamla spannmålsprover i sediment runt vraket. Arkeologerna kommer också att analysera de olika elementära formerna, eller isotoper, av bly i fartygets ankare för att ta reda på var metallen hade brutits. Dessa studier kan avslöja skeppets uppdrag och var det gjordes.
Baserat på hans egna studier och erfarenhet av att leta efter skeppsvrak, tror Foley att många fler vrak väntar på att hittas. Med hjälp av undervattensrobotar skannar han och kartlägger stora delar av Medelhavet för att uppskatta hur många vrak som ligger där.
FN:s organisation för utbildning, vetenskap och kultur uppskattar att det kan finnas mer än 3 miljoner skeppsvrak utspridda längs havsbotten. ”Det finns lätt 750 000 skeppsvrak från antiken på den djupa havsbotten. Vi har upptäckt mindre än 1 procent av dem, säger han. “Jag hoppas att det vi hittar kommer att inspirera fler forskare att följa med och söka efter andra.”
Kraftord
(för mer om Power Words, klicka här
)
jordbruk Tillväxt av växter, djur eller svampar för mänskliga behov, inklusive mat, bränsle, kemikalier och medicin.
aluminium Ett metalliskt element, det tredje vanligaste i jordskorpan. Den är lätt och mjuk och används i många föremål från cyklar till rymdfarkoster.
Antikythera vrak Ett massivt skeppsvrak utanför den grekiska ön Antikythera (An-tee-KITH-air-uh). Vraket är särskilt känt för en maskin som hittats på det, känd som Antikythera-mekanismen. Maskinen har mer än 30 bronsväxlar och visar månens faser och positionerna för planeterna som de gamla grekerna kände till.
arkeologi Studiet av människans historia och förhistoria genom utgrävning av platser och analys av artefakter och andra fysiska kvarlevor. Forskare som arbetar inom detta område är kända som arkeologer
.
biologi Studiet av levande varelser. Forskarna som studerar dem är kända som biologer.
koldioxid En gas som produceras av alla djur när syret de andas in reagerar med den kolrika maten som de har ätit.
kemisk Ett ämne som bildas av två eller flera atomer som förenar (blir sammanbundna) i en fast proportion och struktur. Till exempel är vatten en kemikalie gjord av två väteatomer bundna till en syreatom. Dess kemiska symbol är H2O. Kemisk kan också vara ett adjektiv som beskriver egenskaper hos material som är resultatet av olika reaktioner mellan olika föreningar.
compression Tryck på en eller flera sidor av något för att minska dess volym.
odla För att bereda mark för att odla mat eller för att vårda tillväxten av en växt.
dekompression (vid dykning) En process där dykare stiger långsamt från djupt vatten till ytan för att tillåta kväve att sakta strömma ut från deras kroppar. Tryckfallssjuka, även känd som “böjarna”, uppstår när kväve försvinner från kroppsvävnader för snabbt. Det kan orsaka ledvärk, ryggradsskada och till och med dödsfall.
digital
(inom datavetenskap och teknik) Ett adjektiv som indikerar att något har utvecklats numeriskt på en dator eller på någon annan elektronisk enhet, baserat på ett binärt system ( där alla siffror visas med en serie av endast nollor och ettor).
DNA (förkortning för deoxiribonukleinsyra) En lång, spiralformad molekyl inuti de flesta levande celler som bär genetiska instruktioner. I allt levande, från växter och djur till mikrober, talar dessa instruktioner om för cellerna vilka molekyler de ska göra.
DNA-sekvensering Processen att bestämma den exakta ordningen för nukleotiderna (As, Ts, Cs och Gs) i DNA.
gödsla (i biologi) Sammanslagningen av en manlig och en kvinnlig reproduktionscell (ägg och spermier) för att skapa en ny, oberoende organism. (inom jordbruk och trädgårdsodling) Att tillhandahålla grundläggande kemiska näringsämnen för tillväxt.
gen (adj. genetisk) Ett segment av DNA som kodar, eller innehåller instruktioner, för att producera ett protein. Avkommor ärver gener från sina föräldrar. Gener påverkar hur en organism ser ut och beter sig.
genetisk Har att göra med kromosomer, DNA och generna i DNA. Det vetenskapsområde som behandlar dessa biologiska instruktioner är känt som genetik. Människor som arbetar inom detta område är genetiker
.
doktorand
Någon som arbetar mot en avancerad examen genom att ta lektioner och utföra forskning. Detta arbete görs efter att studenten redan har tagit examen från college (vanligtvis med en fyraårig examen).
helium En inert gas som är den lättaste medlemmen av ädelgasserien.
isotoper Olika former av en element som varierar något i vikt (och potentiellt under livet). Alla har samma antal protoner men olika antal neutroner i sin kärna. Som ett resultat skiljer de sig också i massa.
förtöjning Inom havsforskning, en kabel fäst i ena änden till en vikt på havsbotten. Vetenskapliga instrument kopplade till kabeln samlar in information. Den fria änden av kabeln är fäst vid en flottör. När forskare vill samla in data och prover skickar de en signal som släpper kabeln från havsbotten och den stiger till ytan.
syre En gas som utgör cirka 21 procent av atmosfären. Alla djur och många mikroorganismer behöver syre för att underblåsa sin ämnesomsättning.
kväve Ett färglöst, luktfritt och icke-reaktivt gasformigt element som utgör cirka 78 procent av jordens atmosfär. Dess vetenskapliga symbol är N.
näringsämne Ett vitamin, mineral, fett, kolhydrat eller protein som en växt, ett djur eller annan organism behöver som en del av sin mat för att överleva.
oceanografi (adj. oceanografisk) Den vetenskapsgren som behandlar havens fysiska och biologiska egenskaper och fenomen. Människor som arbetar inom detta område är kända som oceanografer
.
syre En gas som utgör cirka 21 procent av atmosfären. Alla djur och många mikroorganismer behöver syre för att underblåsa sin ämnesomsättning.
plankton En liten organism som driver eller flyter i havet. Beroende på art varierar plankton från mikroskopiska storlekar till organismer ungefär lika stora som en loppa. Vissa är små djur. Andra är växtliknande organismer. Även om individuella plankton är v De är mycket små och bildar enorma kolonier som uppgår till miljarder. Det största djuret i världen, blåvalen, lever på plankton.
pollen Pulveriga korn som frigörs av de manliga delarna av blommor som kan befrukta honvävnaden i andra blommor. Pollinerande insekter, som bin, plockar ofta upp pollen som senare kommer att ätas upp.
tryck Kraft som appliceras likformigt över en yta, mätt som kraft per ytenhet.
framdrivning Handlingen eller processen att driva något framåt , med en kraft.
rebreather
En anordning som avancerade dykare använder för att ta bort koldioxid från deras utandningsandning och återvinna dess syrehalt, vilket gör att de kan förlänga sin tid under vattnet.
robot En maskin som kan känna av sin miljö , bearbeta information och svara med specifika åtgärder. Vissa robotar kan agera utan mänsklig insats, medan andra styrs av en människa.
dykning En form av undervattensdykning där en person bär speciell utrustning för att andas, inklusive en tank med luft och en andningsmask. Ordet scuba är en förkortning för fristående undervattensandningsapparat.
sediment Material (som stenar och sand) avsatt av vatten, vind eller glaciärer.
ekolod Ett system för detektering av föremål och för mätning av vattendjupet. Den fungerar genom att avge ljudpulser och mäta hur lång tid det tar för ekona att återvända.
svamp En primitiv vattenorganism med en mjuk porös kropp.
Ordsökning (klicka här för att förstora för utskrift )
Leave a Reply