No mar outra vez.. – Parte 1

Pois é, estive outra vez no mar! Foi a minha sexta campanha desde que me dediquei a estas lides da Geologia Marinha. Pela primeira vez estive um mês inteiro no mar e confesso que custou um bocadinho. A paragem de uma manhã ao fim de três semanas com direito a respectivo passeio por Almeria e interacção com um elevado número de mamíferos terrestres bípedes só aumentou o sacrifício. De resto devo dizer que até foi bom estar longe aquando do final do campeonato da bola e da vinda do papa. Até porque depois disso, e até hoje, só se fala na crise. No mar não há crises, há tempestades e pronto!
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A campanha, denominada Event-Deep, teve início em Barcelona. O local de embarque. O que foi bom pois cheguei lá um dia antes e fiquei num belo hotel na zona gótica, onde dei umas saudavelmente culturais voltas. A noite foi um pesadelo pois o Barcelona tinha ganho o campeonato espanhol de basquete - era com cada petardo - e o Benfica tinha sido campeão. Foi estranho mas passeia a noite toda a ouvir “SLB, SLB, SLB…” no meu presumível descansado quarto de hotel.

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Fui ter com o pessoal ao barco no dia seguinte, o Navio de Investigação Oceanográfica Sarmiento de Gamboa (figura em cima), onde pernoitámos. Zarpámos no dia 11 de Maio pelas 12 horas direito ao Mar de Alboran, a zona mais a Oeste do Mar Mediterrâneo, entre o Sul de Espanha e o Norte de Marrocos (figura em baixo). Estivemos nesta área praticamente todo o mês. No final fomos ainda trabalhar dois dias no Golfo de Cádis, já no Atlântico, antes de desembarcarmos em Cádis no dia 7 de Junho.

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Não perca no próximo post (amanhã se tiver tempo) o que raio andámos nós a fazer no Mar de Alboran, as tempestades e o porquê dos aparelhos estarem quase sempre avariados.

Campanha de Geofísica Marinha - NearSeis 2008

O Hesperides
Foto: Heike Schmidt, ZDF

Tenho andando extremamente ocupado nos últimos tempos, assim como os outros co-autores deste blog, pelo que a escrita tem sido pouco. Entre as várias coisas que andem a fazer há uma que merece ser relatada aqui.

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Estive mais uma vez no mar, desta vez a bordo do Navio de Investigação da Armada Espanhola "Hesperides". O navio saiu de Cartagena no dia 27 de Novembro e aportou no dia 11 de Dezembro em Cádis. Esta campanha, Near-seis, foi realizada no âmbito do projecto NEAREST (Integrated observations from NEAR shore sourcES of Tsunamis: towards an early warning system ) e teve com objectivo a realização de dois perfis de refracção sísmica de alto ângulo. Estes perfis, com cerca de 300 km cada, foram desenhados de modo a cruzar a fronteira as placas Africana e Euroasiática, no local onde se pensa terem sido gerados os sismos de 1755, 1969 e o de 12 de Fevereiro de 2007 (este ultimo eu senti). Também passamos por cima do prisma acrecionário do Golfo de Cádis relacionado com um possível zona de subducção activa aí existente, mas esta é uma outra história para um outro post.

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Basicamente a metodologia foi a seguinte. Passamos pela linha imaginaria marcada no mapa uma primeira vez a largar os OBSs espaçados de 10 em 10 km. A linha tem 300 quilómetros pelo que largamos 30. Os OBSs são estações que se afundam até ao fundo do mar levado consigo um hidrofone, que é o instrumento que vai gravar o eco do som que vamos enviar. A tarefa de pôr os OBSs no mar, estes têm o tamanho de uma pequena maquina de lavar, é complicada especialmente más condições atmosféricas.

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Depois dos OBSs estarem no fundo do mar, alguns deles a mais de 5000 metros de profundidade, passamos uma segunda vez com o barco. Desta vez o barco leva atrás de si um cabo com 8 airguns (canhões de ar) com uma capacidade total de 450 litros. De 90 em 90 segundos todos os canhões disparam de forma sincronizada e dá-se como uma pequena explosão. Esta explosão emite uma onda acústica com frequências muito baixas e comprimentos de onda muito grandes (frequências altas = pouca penetração/alta resolução ; frequências baixas = alta penetração/baixa resolução). Deste modo a onda penetra profundamente na crusta e se tudo correr bem chegará ao manto. Esta onda é, no seu percurso, reflectida e refractada e o seu eco é captado pelos OBSs que estão no fundo do mar. Os dados de cada OBS são posteriormente processados e no final obtém-se um modelo da estrutura da crusta, da localização do Moho, etc.

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O Hesperides e um OBS
Foto: Heike Schmidt, ZDF

Um OBS

Foto: Heike Schmidt, ZDF

Por fim, passamos uma terceira vez pela linha para recolher os OBSs. Esta é a parte mais divertida. Quando estamos em cima do OBS pomos um transdutor na água, que é um objecto que envia um sinal acústico, o OBS "ouve" este sinal e vem para cima. Nas zonas mais profundas pode demorar duas horas. Cada OBS tem uma bandeira e uma luz. Quando chega a hora de ele chegar à superfície vai toda a gente lá fora procura-lo. É especialmente interessante à noite. A tarefa de "pescar" o OBS de 50 kg de modo a traze-lo de novo para navio é extremamente complicada. É ver os marinheiros pendurados quase borda fora com grandes ganchos a tentar apanhar o desgraçado. E a manobra de aproximação do navio também é muito complicada.

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Nos primeiros dias tivemos um mau tempo terrível com enormes ondas, chuva batida de lado e trovoada, que è uma experiência magnífica quando se está no mar. Bhom!!! De repente fica tudo iluminado! Durante muito tempo estivemos proibidos de ir lá fora. Este navio é grande, mas estreito e alto, pelo que farta-se de abanar tipo carrocel (ou maquina de lavar, consoante a direcção das ondas). Estarmos sentados numa cadeira giratória pode ser uma experiência muito interessante. Dormir nestas condições é quase impossível! Vai-se dormindo à uma hora de cada vez e nos instantes em que o navio não está em fase com as ondas do mar.

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Queria acabar dizendo que houve momentos incríveis. Em duas das manhãs, enquanto observava o nascer do Sol (no mar é um pôr do Sol invertido) apareceram dezenas de golfinhos. Foi um espectáculo...

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Novo veiculo pronto para estudar a vida e as fontes hidrotermais no fundo do mar polar

Uma equipa de cientistas e engenheiros do Woods Hole Oceanographic Institution terminou com sucesso os testes de um novo veiculo robotizado desenhado para o estudar a vida no fundo do mar no Oceano Árctico.

Os investigadores do WHOI contruiram dois novos AUVs (autonomous underwater vehicles) e um novo sistema de amostragem não tripulado especifico para operar nas difíceis condições existentes no Árctico.

Os cientistas esperam encontrar formas de vida exóticas junto às fontes hidrotermais localizadas na zona do rifte que separa a Placa América da Placa Eurásia.

Fonte: Woods Hole Oceanographic Institute; Via NASA

Notícia completa aqui e aqui

Geologia Marinha: uma pouco de história e outras coisas (Parte 2)

Os estudos de Geologia Marinha deparam-se com uma dificuldade adicional em relação à Geologia tradicional terrestre, esta deve-se ao facto de os objectos de estudo se encontrarem submersos. É assim necessário ultrapassar a coluna de água sempre que se deseje obter dados da natureza geológica da crusta submersa. Com o objectivo de estudar a superfície do fundo do mar e a crusta adjacente foram desenvolvidos métodos geofísicos indirectos fazendo uso de ondas acústicas e electromagnéticas que permitem sondar estes meios. Entre estes constam por exemplo a Batimetria Multieixe, que permite obter dados da morfologia do fundo do mar, e a Sísmica de Reflexão, que permite obter perfis da estrutura interna da crusta. (Estes dois métodos seram explorados em detalhe em "posts" futuros)

Desde cedo os pioneiros na exploração do fundo marinho utilizaram nas suas investigações uma vasta variedade de engenhos, tendo inclusive empregue diferentes formas de energia (luz e som) para sondar o fundo. No entanto estas tecnologias nem sempre estiveram disponíveis, tendo apenas sido desenvolvidas de forma eficaz nos meados do século passado. Este facto não impediu a realização de campanhas fazendo uso de meios mais rudimentares, como a elaboração de mapas batimétricos utilizando apenas uma corda. Esta era lançada ao mar com um peso na extremidade, quando este tocava no fundo, a profundidade era medida através do comprimento da corda (ver figura 1). Este método era relativamente rápido e eficaz a pouca profundidade, sendo muito pouco fiável e extremamente demorado quando utilizado em oceano profundo. A expedição do H.M.S. Challenger realizada entre 1872 e 1876 foi o primeiro estudo a grande escala dos fundos oceânicos, tendo sido realizadas cerca de 300 medições deste género. Exaustivamente documentada, a expedição forneceu para a época uma boa caracterização do fundo marinho (Kennet. J.,1982).

Figura 1: Mapa Batimétrico do Atlântico. Os pontos negros correspondem a medições de profundidade, utilizados para desenhar as linhas isobatimétricas. Os tons mais escuros correspondem a zonas de maior profundidade (Maury, 1855).

À medida que as ciências físicas se desenvolveram, foram realizadas numerosas tentativas de usar energia em forma de ondas acústicas e electromagnéticas com o objectivo de sondar o ambiente oceânico e crusta adjacente. Contudo, devido è elevada condutividade da água salgada, cedo se percebeu que as ondas electromagnéticas eram rapidamente atenuadas na água do mar. Porém as ondas acústicas propagam-se de forma eficiente em meios aquosos. No início do séc. XX foram utilizados pela primeira vez métodos acústicos de navegação (Urick, 1983). Em 1912, após o afundamento do Titanic esta tecnologia foi desenvolvida com o intuito de localizar objectos debaixo de água. No ano de 1913, o inventor canadiano, Dr. Reginald Fessenden, desenvolveu um conjunto de instrumentos utilizando ondas acústicas capazes de executar medições de profundidade e de localizar objectos como icebergs. Estes instrumentos foram os primeiros a ser usados em estudos de natureza geológica, com os quais se obterão dados de reflexão e refracção de formações geológicas (Seitz, 1999).

Foi com a Primeira Guerra Mundial que os métodos acústicos tiveram o seu maior desenvolvimento. Estes foram utilizados pela indústria militar no aperfeiçoamento de sistemas de navegação e localização de navios e submarinos, assim como na cartografia de pormenor do fundo marinho (Urick, 1983). Os progressos tecnológicos realizados nesta época levaram à consecução das ecosondas modernas. O termo “SONAR”, SOund Navigaton And RAnging foi utilizado pela primeira vez neste período. Posteriormente estes instrumentos foram aperfeiçoados, aplicados em pesquisas oceanográficas e utilizados para fins científicos. Com as novas ecosondas era possível executar centenas de medições batimétricas contínuas num período de dias. Foi assim possível produzir mapas batimétricos pormenorizados de estruturas a grande escala, como a Dorsal Média Atlântica (ver figura 2). Os dados recolhidos forneceram algumas das bases para a teoria da tectónica de placas, o contexto no qual grande parte da investigação nas áreas da geologia/geofísica marinha é actualmente conduzida.

Figura 2: Mapa batimétrico do fundo do mar. Tharp and Heezen, 1977.

Bibliografia:

Kennet. J. (1982) – Marine Geology. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 813 pp.

Seitz, F. (1999) - The Cosmic Inventor. Reginald Aubrey Fessenden, Transactions of the American Philosophical Society, vol. 89, pt. 6, 69 pp.

Urick, Robert J. (1983) - Principles of underwater sound. McGraw-Hill Book Company, New York.

Geologia Marinha: uma pouco de história e outras coisas (Parte 1)

Os Oceanos ocupam 71% da superfície do Planeta, com uma profundidade média de 3,86 quilómetros, sendo que 60% do total da superfície terrestre é ocupada por zonas com profundidades superiores a 1,6 quilómetros. Actualmente a Humanidade conhece a superfície de Marte com maior resolução que os leitos marinhos terrestres. Este facto deve-se essencialmente a dificuldades de ordem técnica inerentes à exploração dos ambientes marinhos profundos. As ondas electromagnéticas dissipam-se rapidamente em meios aquosos e raramente penetram mais de 200 metros na coluna de água. Deste modo o fundo marinho é invisível aos métodos de detecção que fazem uso da radiação electromagnética. No entanto, o desenvolvimento de sistemas de sondagem de fundo empregando energia acústica permitiu, nos meados do século passado, iniciar um estudo detalhado e sistemático dos oceanos e do substrato adjacente.

Figura 1 (veio daqui):

Segundo Robert Kunzing (1999), os humanos podem ter explorado talvez um milionésimo ou um bilionésimo da área total ocupada pelos oceanos. Calcula-se que actualmente se conheça menos de 1% das áreas localizadas sob os taludes continentais. Nos últimos anos, o pouco que tem sido explorado mudou radicalmente a visão que os cientistas tinham das Ciências da Terra e da Vida. As novas descobertas permitiram que a teoria da Tectónica de Placas se desenvolvesse, encontrou-se vida onde nunca se pensou existir, mas acima de tudo percebeu-se o quanto estes processos estavam relacionados entre si. O nascimento da Tectónica é considerada a maior revolução na área das Ciências da Terra desde a fundação da geologia moderna por James Hutton, comparável ao nascimento da Genética na Biologia, e só foi possível após a recolha de dados geológicos nas áreas oceânicas através de técnicas desenvolvidas depois de 1950. A especificidade de alguns fenómenos geológicos ocorrentes no meio marinhos, assim como a utilização de técnicas específicas na exploração da crusta imersa, levou ao aparecimento de uma nova disciplina, a Geologia Marinha.

Na década de 1830, o naturalista inglês Edward Forbes, após ter estudado com algum detalhe o fundo do Oceano Atlântico e do Mar Mediterrâneo, afirmou não existir vida abaixo dos 600 metros. Sem luz e com pressões tão elevadas não era razoável a existência de vida a tais profundidades. Em 1977, mais de um século depois, foi feita uma das mais importantes descobertas científicas do século XX. Nesse ano um submarino designado de Alvin[1] (ver figura 3), do Woods Hole Oceanographic Insitution do Massachusetts, descobriu densas colónias de grandes organismos, alguns com mais de três metros, coabitando junto de fontes hidrotermais localizadas a grandes profundidades. A base da cadeia trófica destes ecossistemas é um conjunto de bactérias que produzem energia a partir de sulfuretos de hidrogénio – compostos altamente tóxicos para a maioria dos seres vivos – libertados pelas chaminés hidrotermais (figura 2). Este foi o primeiro sistema vivo complexo baseado na quimiossíntese, em vez da fotossíntese, a ser reconhecido em águas profundas, em estreita ligação com um fenómeno geológico.

Figura 2:

Depois da descoberta das fontes hidrotermais a exploração de novas áreas do fundo do mar não pararam de surpreender os cientistas. Os hidratos de metano, os vulcões de lama, as chaminés carbonatadas e ecossistemas associados, os corais de água fria do Mar do Norte e os seres extremófilos, que vivem em ambientes com temperaturas superiores a 100º C e a pressões dezenas de vezes superiores às existentes à superfície, são alguns exemplos das linhas de investigação de ponta neste início de século. Ao mesmo tempo, cada vez mais se reconhece a interdependência dos processos oceanográficos, biológicos e geológicos. É cada vez maior a necessidade de realizar estudos multidisciplinares executados por equipas de cientistas provenientes de diferentes áreas do conhecimento. A resposta tem sido um grande esforço da comunidade internacional em constituir equipas de cientistas com o objectivo de estudar os ambientes oceânicos.

Figura 3: Alvin

Em consequência das limitações tecnológicas só agora começa a ser possível estudar com algum detalhe os sistemas marinhos profundos. O desenvolvimento recente de sistemas acústicos permite agora cartografar com elevado detalhe vastas áreas inexploradas do fundo marinho. A ideia paradigmática do século passado era a de que no oceano profundo, abaixo dos taludes e nas planícies abissais, os fenómenos oceanográfico, biológicos e geológicos eram relativamente pouco activos. Os novos dados, bem como um novo paradigma emergente no seio da comunidade científica, associado ao reconhecimento geral da existência de um défice de conhecimento dos processos activos a estas profundidades, permitem hoje pôr em causa o velho paradigma.

[1] Alvin é a forma contraída do nome do oceanógrafo Allyn C. Vine.