El fondo marino, un universo inconfundible

Galarraga Aiestaran, Ana

Elhuyar Zientzia

En la década de 1960, la conquista del espacio estaba de moda. Estadounidenses y rusos jugaban una carrera científica y tecnológica, quién llegaba más lejos, quién descubría más mundos sorprendentes en un espacio amplio. Pero en la misma época, unos científicos empezaron a investigar otro universo aún no explorado. Y vieron que algunas claves para entender el mundo que pisamos con los pies estaban en el fondo del mar.
El fondo marino, un universo inconfundible
01/11/2007 | Galarraga Aiestaran, Ana | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

El conocimiento de las chimeneas hidrotermales del fondo marino ha contribuido a completar la teoría de la tectónica de placas.
New Hampshire Univ.
Durante siglos, geógrafos, geólogos y oceanógrafos creyeron que el fondo marino era una zona morada, sin actividad ni vida. Sin más, el fondo marino era considerado el lugar donde se acumulan los productos de la erosión continental y los esqueletos de los animales que habitan en la superficie.

Esta visión no cambió hasta la década de 1960. Es en esta época cuando comienzan a explorarse los fondos oceánicos. Hasta entonces la tecnología no estaba tan avanzada como para bajar hasta el fondo del mar, pero en 1964 los norteamericanos embarcaron en Alvin. Al igual que diseñaron Apollo para ir a la Luna, hicieron un submarino que podía albergar a tres personas en su interior para llegar al fondo del mar, y hoy en día Alvin sigue arrastrando a personas en la profundidad del mar.

Los científicos deben en gran medida a submarinos como éste.

Huellas de la tectónica de placas

El dorsal oceánico, de sesenta mil kilómetros de longitud, recorre todos los océanos del mundo.
NOAA

Entre otras cosas, las expediciones realizadas en los submarinos tripulados han contribuido a completar la teoría de la tectónica de placas. De hecho, en el dorsal oceánico mundial los científicos han inundado numerosas ocasiones y han observado de cerca las pruebas de la aparición de la nueva superficie.

Según la teoría de la tectónica de placas, la expansión oceánica mueve las placas continentales. Y ese movimiento se produce precisamente en el dorsal. En el eje de la dorsal se producen erupciones volcánicas y se emiten grandes coladas de lava. Generalmente son coladas basálticas que forman una nueva superficie. A medida que se producen nuevas erupciones, las zonas de superficie terrestre de nueva creación se alejan del eje.

Se desplazan unos centímetros al año hacia los lados, por lo que en la escala temporal del ser humano el movimiento no destaca. Pero en geología el tiempo se mide en millones de años, y en un millón de años el fondo se aleja decenas de kilómetros. Así, a decenas de millones de años, se encuentran a cientos o miles de kilómetros de la dorsal en la que se formaron los fondos oceánicos.

A medida que se aleja de la dorsal, la superficie oceánica se va enfriando y su densidad aumenta. Cuando la densidad de esta superficie oceánica es mayor que la del manto inferior, se hunde. La zona de hundimiento se denomina zona de subducción. En el manto, la corteza terrestre se funde, por lo que, tal y como indican los geólogos, la corteza se "recicla", con lo que se completa el proceso de formación de la superficie terrestre.

La escasa emisión de lava en las erupciones que se producen en el dorsal da lugar a estructuras almohadas (foto izquierda). Si se vierten grandes cantidades de lava, se forman estructuras tipo lagos (a la derecha).
(Foto: T. Juteau)
Todo ello, de origen oceánico dorsal, tiene una longitud de 60.000 km y atraviesa todos los océanos del mundo. Salvo en Islandia y en otro lugar, se encuentra bajo el agua y la cresta se encuentra a una profundidad aproximada de 2.500 metros. El propio dorsal se alza entre 2.000 y 3.000 metros sobre los valles abisales que lo separan de los continentes.

Volcanes submarinos

Sin embargo, todavía quedan muchas preguntas por responder sobre la actividad volcánica en el fondo marino. Por ejemplo, hasta ahora nadie se ha opuesto en el momento en que se está produciendo una erupción. Por el contrario, hace treinta y cuatro años descubrieron las claras huellas de la expansión oceánica. Participó en la operación Famous ( French American Mid Ocean Undersea Survey ), impulsada por científicos estadounidenses y franceses, en 1973-74. Dirigido por el geólogo Xavier Le Pichon, exploraron el rift situado a unos 700 kilómetros al sur de las Azores, el profundo valle que divide la cresta de la dorsal central del Atlántico. Su objetivo era descubrir las huellas de la expansión oceánica.

En esta operación, además de Alvin, utilizaron el batisfono Archimede y una tripulación submarina francesa, Cyana. Desde su interior, los científicos vieron por primera vez un sorprendente mundo de basaltos. La operación fue realmente fructífera, ya que los submarinos les permitieron caminar sobre el fondo del océano y ver con sus ojos la recién creada superficie. Además de ver, se tomaron imágenes y se tomaron muestras y se midieron diversos parámetros físico-químicos en el lugar.

El barco perforador permite analizar la composición y estructura de la corteza oceánica, así como los sedimentos que la cubren.
T. Juteau

Después de Famous llegaron más expediciones para explorar el fondo oceánico. En estas exploraciones se utilizó, además del submarino, el barco perforador. El barco perforador es muy útil para los geólogos ya que recoge columnas cilíndricas de 6 cm de diámetro y varios metros de longitud. De esta forma se puede estudiar la composición y estructura de la corteza oceánica, así como los sedimentos que la cubren.

Chimeneas hidrotermales

La siguiente exploración conocida de Famous fue Cyamex en 1978. Para entonces, los geólogos estaban fascinados por las estructuras generadas por las erupciones que se producen en el dorsal. El magma basáltico sale a 1.200 ºC y el agua del mar está a 2 ºC. Por tanto, su solidificación es inmediata y su aspecto varía en función del volumen vertido. Si no se vierte mucha lava, se crean estructuras en forma de almohada (pillow lava, en inglés). Son de diversas formas, a menudo similares a los tubos. Por el contrario, cuando se vierte mucha lava, la lava ocupa todas las ranuras y se forman estructuras planas como lagos.

En la operación franco-mexicana Cyamex, a la entrada del golfo de California, en aguas mexicanas, descubrieron otras estructuras hasta entonces desconocidas como chimeneas hidrotermales. Un día un científico mexicano descendió en el interior de Cyana y vio una estructura especial de vivos colores. Sobre él se hallaban restos de animales muertos, como las conchas que empiezan a deshacer. A continuación se realizaron otras inmersiones en la zona, encontrando restos de corrientes calientes, fósiles de gusanos, almejas muertas y más chimeneas. Pero todos estaban muertos.

Las chimeneas hidrotermales son construcciones metálicas.
Instituto Max Planck

De repente... oasis

Al año siguiente, en 1979, con el objetivo de encontrar chimeneas hidrotermales activas, científicos franceses y estadounidenses regresaron al mismo lugar en la operación Rise. Llevaron el Angus para sacar fotos del fondo. Se eligió el lugar con Sonarra y sobre la cadena volcánica se tomaron miles de fotografías del fondo. En ellos se observaba si había restos de vida. En función de ello se eligió el lugar donde sumergirse, dentro de Alvin.

Así descubrieron las primeras chimeneas activas. Precisamente fue el profesor emérito de la Universidad de Brest, el geólogo Thierry Juteau, quien descubrió por primera vez el ecosistema que los rodea. En plena oscuridad, a una profundidad en la que el océano parece morado, miles de animales se reunían alrededor de espectaculares fumarolas que vertían agua negra: cangrejos, pulpos, peces, lombrices, gigantes... De hecho, las fumarolas emiten dióxido de carbono, metano y, sobre todo, sulfuro de hidrógeno disuelto en agua caliente (el agua sale a 350 ºC). Por tanto, el entorno es propicio para el crecimiento de bacterias anaerobias con las que conviven numerosos invertebrados y vertebrados en la simbiosis.

Las propias fumarolas son "construcciones metálicas". Disueltos en el agua se extraen sulfuros metálicos que al entrar en contacto con el agua fría del océano precipitan inmediatamente. De esta forma se crean estructuras de pirita (FeS 2), calcopirita (CuFeS 2), blenda (ZnS) y galena (Pb S) ligeramente, y sulfato cálcico (CaSO 4) blanco. Otras sales minerales (hidróxidos de hierro, manganeso y cobalto) flotan sobre la chimenea a 200-3.000 metros y se van acumulando poco a poco sobre las rocas basálticas de la zona formando una corteza negra.

En el fondo del océano, en un mundo que parece totalmente morado, miles de animales se reúnen alrededor de las fumarolas.
T. Juteau

Desde entonces, los científicos han demostrado que las fumarolas forman parte del sistema hidrotermal del fondo marino. El agua fría del océano se hunde por las grietas de la corteza terrestre. Al bajar disuelve los minerales de las rocas. Bajo la superficie terrestre, en la parte superior de las cámaras de magma, se producen reacciones de alta temperatura. A continuación, los fluidos hidrotermales se extraen de las chimeneas en forma de fumarola negra, cuyo caudal puede ser superior a un metro cúbico por segundo. Todo el sistema es imprescindible para que la composición del agua marina sea estable.

La exploración del fondo marino no ha terminado, pero está claro que a medida que los avances técnicos permitan conoceremos mejor el universo submarino. Además, los intereses económicos también están impulsando la exploración del fondo oceánico: el agotamiento de las minas superficiales ha llevado a buscar nuevas fuentes. Y el océano dorsal es un gran almacén de metales.

Pequeños exploradores
Hasta la década de 1960 se utilizaban batisfatos para descender al fondo marino. Con ellos se hicieron récords espectaculares. Por ejemplo, en la década de 1960, el batiskafo francés Archimede consiguió llegar a los 10.800 metros de profundidad en la fosa de las Marianas. Sin embargo, estas inmersiones no tenían grandes objetivos científicos. De hecho, los batisfatos no eran aptos para explorar el fondo, eran muy pesados (200 toneladas) y no eran capaces de moverse por el fondo.
En 1964 se formó el primer submarino tripulado especialmente diseñado para investigar el fondo marino: Alvin . Él y sus posteriores semejantes revolucionaron la exploración del fondo marino. Son submarinos resistentes a la presión a gran profundidad, a la vez que ligeros. Alvin, por ejemplo, pesa sólo 17 toneladas, pero su esfera de titanio y hierro soporta bien la presión a 4.500 metros de profundidad, máxima que puede alcanzar Alvin.
Submarino Alvin.
(Foto: Instituto Max Planck)
Para llegar a esa profundidad, Alvin tarda unas dos horas en subir y otras tantas. En cada inmersión permanece sumergido un máximo de diez horas con un piloto y dos científicos en su interior. Así, los científicos disponen de entre 4 y 6 horas para observar el entorno tumbado en el suelo por las ventanas, sacar fotos y hacer películas, recoger muestras mediante el brazo robótico y experimentar sobre el terreno. Sin embargo, Alvin lleva en su interior, por si acaso, suficiente oxígeno para que tres personas pasen 72 horas.
Su capacidad de movimiento es ilimitada gracias a seis propulsores reversibles. De este modo, puede quedarse flotando a la profundidad que desee, colocarse en el fondo o navegar sobre el fondo siguiendo un relieve accidentado. El hundimiento y afloramiento se realiza simplemente por gravedad y boyas.
En total, Alvin ha realizado más de 4.200 inmersiones y ha llevado a 12.000 científicos, ingenieros y observadores a la profundidad del océano. Desde su creación ha sido muy renovada, por ejemplo, en 2006 se le colocó otro brazo robótico. Pero hay cosas básicas que no pueden cambiar, por lo que están haciendo su sustituto. Sin embargo, los primeros pequeños exploradores han hecho un trabajo único en la exploración del fondo oceánico.
Thierry Juteau: "Nunca olvidaré lo visto el 21 de abril de 1979"
Thierry Juteau es conocido por ser un buen geólogo y un gran comunicador, pero sobre todo por haber tenido la oportunidad de ver las chimeneas hidrotermales por primera vez. Nos quedamos con ella en una charla que ofreció en Zumaia sobre este descubrimiento. Así, recientemente, Juteau nos ha acogido en su casa de Hendaia y, con calma, nos ha explicado sus vivencias e investigaciones con gran amabilidad.
Tú estudiaste geología, ¿cómo surge tu interés por los fondos marinos?
Yo cursé estudios universitarios en los primeros años de la década de 1960, y en aquella época no se hablaba del océano porque era totalmente desconocido. De hecho, comencé a estudiar las ofiolitas. Las ofiolitas son fragmentos de la antigua corteza oceánica, actualmente sobre la corteza continental. Y la similitud entre ellos es enorme: En Omán se encuentra la mayor ofiolita del mundo y, cuando estoy allí, tengo la sensación de estar sobre el fondo del mar.
(Foto: A. Galarraga)
Pero todavía no sabíamos cómo era el fondo marino. Entonces, en la década de 1960, los estadounidenses empezaron a elaborar el mapa de los fondos oceánicos, que fueron los que vieron el dorsal oceánico. Y en aquella época también surgió la teoría de la tectónica de placas (1967-68), y comenzaron a pensar que el dorsal tenía allí una función importante. Así, siendo mi especialidad los dorsales fósiles, me surgió el deseo de ver dorsales activos.
Y tuviste la oportunidad de llenar de ganas.
Sí, tuve mucha suerte porque entonces los geólogos empezaron a participar en las expediciones. De hecho, en el fondo del mar se fabricaron los instrumentos necesarios para realizar investigaciones geológicas: pequeños submarinos como Alvin y Cyana, y un barco perforador. De hecho, en el barco perforador hice dos campañas, una como director de misión.
La ofiolita de Omán es la más grande del mundo y fue investigada por Juteauri.
(Foto: B. Hacker/Universidad de California)
Pero quería estudiar el submarino. No pude participar en la operación Famous, pero para la próxima, expedición Cyamex, hice la solicitud y me aceptaron por ser especialista en ofiolitas. Esta misión fue muy importante, descubrimos un montón de interesantes estructuras, pero terminó antes de poder encontrar chimeneas activas.
Sin embargo, al año siguiente volvimos allí, en la expedición Rise, y entonces sí, por primera vez tuve el privilegio de ver los ecosistemas hidrotermales. Fue el 21 de abril de 1979 y nunca lo olvidaré. Fue alucinante.
¿Ha seguido investigando el fondo oceánico desde entonces?
Sí, he hecho muchos naufragios, pero siempre he conservado un lugar en tierra: Ofiolita de Omán. Para mí es un lugar querido. Empecé a estudiarlo en 1981 y todavía voy.
Galarraga de Aiestaran, Ana
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2007
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Geología; Oceanografía; Tecnología; Biología
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