miércoles, 22 de abril de 2015

LA EXPEDICIÓN CHALLENGER: PIONEROS EN EL ESTUDIO DE LAS PROFUNDIDADES MARINAS

Texto: Mónica Alonso Ruiz. 
Este artículo se publicó en la Revista Acusub, en el número 144 
www.acusub.net



Vamos a relatar hoy un viaje sin el cual posiblemente actualmente no conoceríamos tantas maravillas del mundo marino. Se trata de le expedición del HMS Challenger, que tuvo lugar desde diciembre de 1872 a mayo de 1876, por los mares de todo el mundo, y que fue considerado como el nacimiento de la oceanografía moderna. 

Para la sociedad victoriana de finales del siglo XIX el viaje de la corbeta de la Marina Inglesa (Royal Navy), HMS Challenger fue considerada en importancia de la misma manera que como lo fueron los viajes del Apolo a la Luna para la sociedad del siglo XX. Se proponía un viaje a lo desconocido, una aventura científica exploratoria por todos los mares del mundo. La sociedad londinense había quedado fascinada por el reciente trabajo de Charles Darwing, en 1859, y estaban seguros que Gran Bretaña era el líder del mundo, por lo que solo ellos estaban preparados para emprender tan grande aventura. La Royal Society de Londres era una institución muy influyente en la sociedad británica y fue la encargada de impulsarlo.

Había muchas cuestiones científicas que resolver: se pensaba que la vida en los océanos era imposible a partir de profundidades superiores a 500 metros, por causa del frío, la falta de luz  y las grandes presiones. Esta teoría (llamada azoica), formulada en 1842 por Edward Forbes, naturalista inglés y presidente de la Sociedad Geológica de Londres, había sido asumida por el público y tomada como algo irrebatible.

Edward Forbes fue el padre de la teoría azoica
El proyecto

El proyecto del viaje fue idea de un eminente científico británico, Charles Wyville  Thompson, sucesor de Forbes en la cátedra de Historia Natural de la Universidad de Edimburgo, que convenció al Almirantazgo y a la Royal Society para organizar esta expedición. La Royal Navy proporcionó el barco y la tripulación.
Charles Wyville Thompson, el propulsor y director del proyecto

Cuarenta años antes la Royal Navy había cedido el Beagle para el viaje científico a Patagonia y Tierra de Fuego en la que participó Charles Darwin, el cual planteó en su “Origen de las Especies” que en las profundidades marinas vivían formas de vida (fósiles vivientes) de los cuales se tenía constancia por los fósiles encontrados en tierra. Se proponía en esta nueva expedición buscar estas formas de vida planteadas por Darwin.


Charles Darwin, el padre de las teorías evolutivas

Como meta adicional se pretendía también topografiar el fondo del océano profundo, con el objetivo de poder proyectar cables submarinos de comunicación transatlánticos. Como podemos imaginar, el proyecto del viaje planteado por Thompson suponía el mayor reto de exploración científica hasta el momento.

Finalmente los objetivos de la expedición fueron:
  • Investigar las condiciones físicas del mar profundo en las grandes cuencas oceánicas, en lo relativo a profundidad, temperatura, corrientes marinas, densidad y condiciones de luz.
  • Determinar la composición química del agua a diferentes profundidades, la materia orgánica y otras partículas en suspensión.
  • Establecer el carácter químico y físico de los depósitos del fondo profundo, y las fuentes de esos depósitos.
  • Investigar la distribución de la vida orgánica a diferentes profundidades y en el fondo marino.

Las técnicas de investigación científica

El barco fue puesto bajo el mando de George Nares, y despojado de los cañones, se  adaptó para la realización de estudios científicos: se le equipó con laboratorios y una plataforma para el dragado y la redes de arrastre. También se le dotó de telégrafo, para poder enviar resultados de la investigación a casa. La tripulación estaba formada por 23 oficiales y 240 marineros y equipo. El equipo científico de seis personas fue comandado por Thompson, ayudado por William Benjamin Carpenter.

La corbeta HMS Challenger

Las tres técnicas básicas utilizadas en el estudio científico fueron el sondeo, el dragado y las lecturas de temperatura. Además, tomaron muestras de todo tipo, usando diversos modelos de botes de vidrio y se tenía un hidrómetro a bordo para medir la salinidad del agua, analizando su densidad. Se estableció un conjunto estándar de datos que se fueron tomando en 360 estaciones a lo largo de la ruta. Este conjunto de datos comprendía profundidad, temperatura a diferentes profundidades, condiciones meteorológicas, condiciones del mar en superficie, y a veces en profundidad, muestras del fondo, muestras del agua así como muestras de plantas y vida animal a diferentes profundidades.

Las primeras muestras se tomaron a una profundidad de 3500 m, en las costas españolas. En esta primera parada se establecieron los primeros procedimientos de toma de muestras del fondo marino, que se mantuvieron durante todo el viaje. La tripulación manejaba el equipo de toma de muestras primitivo y los científicos revisaban las muestras a bordo.

El sistema de sondeo

El sondeo es una forma de determinar la profundidad mediante el uso de una soga con un peso desde un barco hasta el fondo del océano. La corbeta almacenaba 144 millas (232 km) de cuerda para sondeos y más de 20 millas (32 km) de alambre para toma de muestras.

El aparato para realizar el sondeo lo había diseñado en 1853 John Mercer Brooke. La línea de cuerda tenía un peso desmontable que ayudaba a fijarla al fondo del océano, y que evitaba que se desplazara con el movimiento del buque o por el efecto de las corrientes. 

Para utilizar este método de sondeo, la tripulación marcaba distancias a lo largo de la cuerda, con trozos de tela, denominados banderas, y tras lanzarla por la borda, se tomaba nota de lo rápido que éstas entraban en el agua y de la numeración de la última bandera sumergida. Cuando el peso tocaba fondo, la velocidad de entrada de las banderas en el agua descendía muy rápidamente y por ello sabían que se había tocado fondo. Un sistema de estos, con 200 kg de peso podía tardar alrededor de 40 minutos en alcanzar un fondo de 5 km de profundidad. La precisión del sistema era de aproximadamente 45 m, dado que la cuerda tenía marcas cada 45 m (45 m eran 25 fantoms, unidad de medida de longitud que equivalía a seis pies).
El sistema de sonda Brooke

Este sistema primitivo también recogía una muestra del suelo oceánico mediante un tubo ranurado con válvulas de mariposa, de unos 5 cm de diámetro y al menos 1 m de longitud, situado en la base del peso.

La tripulación realizó la operación de sondeo en las 360 estaciones de muestreo estándar. Este tremendo esfuerzo se realizó para obtener la profundidad en estos escasos puntos, que debían caracterizar los 350 millones de kilómetros cuadrados del fondo marino del planeta. Estos datos, añadidos a los obtenidos en expediciones anteriores, ayudaron a estimar las alturas aproximadas de muchas montañas, fosas y planicies marinas del fondo marino.  Estos resultados constituyeron una base para la elaboración de los primeros mapas del fondo marino, y que solamente fueron superados cuando se empezaron a utilizar los sistemas actuales de sonar y cartografía submarina de precisión.

El sistema de dragado y de arrastre

Se utilizaba una draga para tomar muestras de la superficie del fondo arrastrándola por el mismo. Las dragas de la expedición tenían entre 0.9 y 1.5 m de ancho, y estaban constituidas por redes metálicas con forma de bolsa. Una pieza de tela en el fondo de la bolsa atrapaba pequeños animales y muestras de fango. Los dispositivos de toma de muestras, en forma de tejido enmarañado, recogían pequeños organismos.
La draga usada en el Challenger

La red de arrastre estaba formada por redes de metal y se utilizaban a diferentes profundidades para recoger animales más grandes.
La red de arrastre usada en el Challenger

Se utilizaron redes de diferentes tamaños y variedad de luces de malla (el tamaño de los huecos) para recolectar muestras vivas de todas las profundidades del océano. En la línea de la sonda había redes de arrastre a diferentes profundidades, para tomar muestras de organismos flotantes.

Se utilizaban redes de arrastre a diferentes profundidades

La medición de la temperatura: El problema de las capas de distinta temperatura

Para la medición de la temperatura se utilizaba un termómetro de Miller-Casella. Estaba constituido por un tubo en u, lleno de mercurio, con dos marcadores flotantes que registraban la máxima y mínima temperatura a la que viajaba el termómetro.

Los científicos colocaban estos termómetros en diversos puntos de la sonda que largaban por la borda. Estaban recubiertos por una carcasa metálica que los protegía de los golpes. Cuando la cuerda volvía a bordo, los científicos leían las marcas y registraban la temperatura a la profundidad de la posición del termómetro en la cuerda.
El termómetro Miller-Casella

Su método asumía que la temperatura más baja se medía en la profundidad mayor. Pero los científicos pronto se dieron cuenta que era posible que hubiera capas de agua fría intermedias. Necesitaban de mejores instrumentos para detectar estas capas. Les fueron enviados algunos prototipos desde Gran Bretaña.

Midiendo las corrientes

Para medir las corrientes utilizaban un simple tronco que dejaban a la deriva, unido por un cabo al barco anclado al fondo. Los científicos anotaban la dirección hacia donde se movía el tronco y después de un rato medían la longitud de la cuerda que iban echando por la borda en ese periodo de tiempo. Dividiendo dicha longitud por el tiempo transcurrido obtenían la velocidad de la corriente superficial.

Con este sistema también medían corrientes a cierta profundidad, utilizando un tronco lastrado, hundido a profundidad conocida, con una boya de superficie, para la cual medían su velocidad. Eran sistemas muy rupestres, pero que les daban una idea de la magnitud y dirección de las corrientes.

Los resultados y el legado del Challenger

El Challenger navegó más de 69000 millas (115000 km) por todo el mundo, tomando muestras en todos los océanos, excepto en el Índico. Se hicieron 360 sondeos, se tomaron 263 muestras de agua, se hicieron 133 operaciones de dragado, y 151 arrastres en aguas intermedias. Con todo esto se consiguieron 560 cajas de muestras, con miles de botes y tarros, que conservaban animales en aguardiente de vino o en alcohol.

La ruta de la Expedición Challenger

Durante los tres años que duro el viaje, la expedición perdió 10 hombres, lo que no era mucho para un viaje de esa duración en la época, considerando que participaron un total de 270 personas, entre el equipo y la tripulación. Sesenta y una personas abandonaron el barco en diferentes puntos del planeta, especialmente en Australia, y el buque les sirvió de transporte a cambio de trabajo.

Se catalogaron 4717 especies animales hasta entonces desconocidas y se propiciaron muchos descubrimientos, y se obtuvieron muchos datos sobre oceanografía, se consiguió tener una idea más precisa de los fondos marinos y de las grandes cuencas oceánicas, descubriendo la fosa de las Marianas y probando la existencia de la dorsal mesoatlántica. ¿Os podéis imaginar descubrir estos grandísimos accidentes geográficos submarinos con la ayuda tan solo de sondas de cuerda?

Cottoperca gobio, una de las especies descubiertas

Un gran descubrimiento posterior, el de la circulación oceánica, tuvo lugar gracias a los datos recogidos de temperatura y salinidad del agua profunda. Anteriormente se pensaba que había muy poco movimiento del agua marina, y que éste era provocado por el viento en superficie. Sin embargo, las mediciones de los científicos del Challenger mostraban que las diferencias en temperatura y salinidad (y por lo tanto densidad) de las diferentes masas de agua eran en realidad el motor de la circulación oceánica descrita posteriormente.

Aunque la misión principal del viaje era el estudio de los océanos, muchas de las islas que se encontraron en su ruta no habían sido exploradas por los europeos, por lo que los científicos abordo tomaron muestras de las plantas y animales encontrados en ellas. La información que recopilaron sobre los nativos de esas islas fue muy valiosa.

Se incluyeron todos los resultados de la investigación del viaje en los Informes Challenger, que todavía usan actualmente los científicos. El éxito de la expedición Challenger estimuló a otras naciones para iniciar otras expediciones oceanográficas. Con esta expedición se establecieron las bases del patrocinio gubernamental para las labores de investigación. 

Además proporcionó el primer modelo de colaboración entre científicos y la Marina Inglesa, para poder descifrar los secretos del mar profundo.

Los Informes Challenger han servido para el estudio de numerosos científicos, durante décadas

Página de los Informes Challenger

Desafortunadamente el Tesoro Británico sufrió tanto con el coste de esta expedición que no volvieron a financiar ninguna más en décadas. Afortunadamente otros países sí lo hicieron y se llevaron a cabo otras expediciones, financiadas por los Estados Unidos, Alemania, Noruega, Suecia, Francia, Italia y Mónaco.

El legado más importante de esta expedición fue el establecimiento de la Oceanografía como ciencia global, basada en la cooperación multidisciplinaria internacional. Gracias a expediciones como esta se comenzaron a considerar de una forma moderna los océanos, como componentes críticos del sistema terrestre: la totalidad de océanos, tierra y atmósfera constituye el mundo en el que vivimos, que tenemos que preservar.