Implosión accidental brinda una nueva medición del punto más profundo del océano

El colapso de un instrumento científico en lo profundo del mar permitió realizar uno de los cálculos más precisos, hasta ahora, de la fosa conocida como el abismo Challenger.

Publicado 14 de feb. de 2022 19:56 GMT-3
Mapa de Mariana Trench

Un mapa de la fosa de las Marianas muestra el punto más profundo del océano, el abismo Challenger.

Fotografía de National Geographic, Atlas del Mundo, Edición N° 11

Un tenue estallido interrumpió el sonido del golpe de las olas, y ese fue el primer indicio de que algo andaba mal.

Sentado a bordo del buque oceanográfico llamado Falkor, en diciembre de 2014, David Barclay oyó el sonido por medio de unos auriculares conectados a un micrófono subacuático ubicado en el casco del buque.

Su mente se dirigió al par de instrumentos científicos hundiéndose en el agua debajo de sus pies, camino a un abismo en el océano Pacífico, conocido como Challenger. El punto se encuentra alrededor de unos 11 mil metros por debajo de las olas (unos 1.600 metros más que la altura del monte Everest, que es de unos 8.849 metros) convirtiéndolo en el punto más profundo del océano.

El navío de la Armada Real Británica HMS Challenger zarpó en 1872, en la primera expedición organizada para estudiar las características del océano. Desviado de su curso, el navío (ilustrado aquí en un grabado de madera pintado a mano) se topó con una gran quebrada subacuática, ahora conocida como la Fosa de las Marianas. La tripulación estipuló que la profundidad hasta el extremo sur era de 8140 metros. En una segunda expedición, ya en la década de 1950, la tripulación del HMS Challenger II halló una depresión aún más profunda dentro de esta fosa que marcó el punto más profundo del océano, llamado abismo Challenger en honor a ambos buques.

Fotografía de National Geographic

Ambos instrumentos formaban parte del trabajo de Barclay para crear una manera más práctica y menos costosa de grabar el paisaje sonoro subacuático, un proyecto que comenzó mientras era estudiante de posgrado en el Instituto Scripps de Oceanografía. Estudiar el sonido del mar no solo podría ayudar a científicos a comprender la estructura del océano, sino que también a identificar ciertas melodías, ya sean de ballenas o de submarinos.

Se esperaba que el recorrido de ida y vuelta de los instrumentos para grabar dentro del abismo Challenger durara unas nueve horas. Pero, llegado el momento, solo un sobreviviente regresó de las profundidades.

Tal como luego dedujo Barclay, el estallido provino de la implosión de la carcasa de vidrio de uno de los instrumentos, que es una esfera de unos 38 centímetros de ancho que recubre los dispositivos electrónicos.

Aunque el instrumento se destruyó, Barclay y sus colegas eventualmente hallaron estribillos útiles en la cacofonía del colapso. El equipo utilizó el rebote de las ondas sonoras producidas por la implosión y grabadas en el dispositivo sobreviviente, para calcular una de las mediciones más precisas jamás tomadas del abismo Challenger.

Las mediciones anteriores mayormente se sitúan entre los 10.900 y 10.950 metros, pero la nueva estimación es la más profunda hasta la fecha: unos 10.983 metros..

El HMS Challenger llevaba muchos instrumentos científicos a bordo, algunos de ellos aquí ilustrados. De izquierda a derecha se encuentran una botella de muestreo de agua para medir la salinidad, una copa de sondeo de plomo para recoger muestras del fondo del océano, una draga para recolectar muestras de la vida marina, un termómetro para medir las temperaturas de las aguas profundas y equipos de sondeo para determinar la profundidad del agua.

 

Fotografía de Colección PJ / Alamy Stock Photo

En diciembre de 2014, científicos desplegaron dos dispositivos Deep Sound en el mar, los cuales tenían previsto caer en picada dentro del agua y grabar los sonidos de las profundidades. Pero luego de que ambos dispositivos se hundieron por debajo de los 2.400 metros, el Deep Sound Mark III implosionó. El dispositivo sobreviviente, el Deep Sound Mark II, que se ve aquí durante el despliegue, grabó el colapso y sus numerosos ecos al rebotar el sonido en la superficie y el fondo marino.

Fotografía de Dieter Bevans

Los científicos saben desde hace tiempo que el abismo Challenger es el punto más profundo del océano, pero llevan décadas intentando determinar exactamente dónde y a qué distancia se encuentra su punto más profundo.

"Nos gusta conocer los extremos del planeta", reconoce el autor del estudio, Scott Loranger, oceanógrafo acústico del Instituto Oceanográfico Woods Hole. "¿Cuál es la montaña más alta? ¿Cuál es el desierto más seco? ¿Cuál es el pimiento más picante?". Estos esfuerzos ayudan a ampliar los límites del conocimiento humano, añade, y continúa: "En su esencia, eso es lo que todo científico intenta hacer".

Paranoia profesional

Barclay, quien ahora es profesor adjunto en la Universidad de Dalhousie, en Nueva Escocia (Estados Unidos), se describe a sí mismo como un "paranoico profesional", una disposición natural después de una carrera dedicada a lanzar equipos costosos desde los barcos. Esta paranoia es la causa de su meticulosa preparación. La noche anterior a cada gran despliegue, escribe una lista de todo lo que podría salir mal.

"Suena un poco sádico", afirma, y agrega: "Pero realmente es un buen ejercicio".

Enumerar las posibles rutas hacia el fracaso ayuda a Barclay a evitar catástrofes de origen humano, como olvidarse de cargar la batería de un instrumento o de encender un dispositivo. Sin embargo, siempre hay cosas que están fuera de su control.

Explorar las profundidades más grandes de nuestro planeta no es fácil. Kilómetros de agua por encima generan una presión aplastante, que en las profundidades del Challenger, suponen unas ocho toneladas por pulgada cuadrada, es decir, aproximadamente mil veces la presión que hay en la superficie.

En 1960, el oceanógrafo suizo, Jacques Piccard, y el teniente de la Armada de Estados Unidos, Don Walsh, pilotaron el batiscafo Trieste de la Armada estadounidense. El vehículo autopropulsado, que se ve aquí suspendido sobre las olas, utiliza un tanque lleno de gasolina como parte de su control de flotabilidad. Ambos se convirtieron en las dos primeras personas en visitar el punto más profundo del océano. Realizaron una medición de profundidad récord de 10.911 metros.

Fotografía de National Geographic

Una nueva medición del punto más profundo del océano surgió a partir de la implosión de un instrumento para aguas profundas, que lanzó ondas sonoras y estas rebotaron entre el fondo marino y la superficie.

Fotografía de Christine Fellenz, NG Staff - National Geographic Atlas del Mundo World, Edición N° 11

El punto más profundo del océano

Solo unas pocas personas han visitado las profundidades del Challenger. Los primeros fueron el oceanógrafo suizo, Jacques Piccard, y el teniente de la Armada de los Estados Unidos, Don Walsh, quienes descendieron a bordo del batiscafo sumergible Trieste, el 23 de enero de 1960.

A medida que el Trieste se acercaba al fondo marino, la caída de la temperatura fracturó una ventana de plexiglás, provocando un fuerte crujido a lo largo de la reducida cabina. Pero la ventana aguantó, y Piccard y Walsh llegaron sanos y salvos a las profundidades del abismo Challenger. Permaneciendo allí unos 20 minutos antes de ascender.

Otros científicos han enviado vehículos teledirigidos a este abismo o han medido las grandes profundidades desde la superficie mediante un sonar. Los dos dispositivos de Barclay formaban parte de esta larga historia de exploración.

Ambos estaban programados para descender hasta una determinada profundidad y permanecer allí grabando la sinfonía oceánica antes de regresar a la superficie. Uno de ellos, denominado Deep Sound Mark II, se sumergiría hasta los 9.000 metros de profundidad. El otro, Deep Sound Mark III, estaba destinado a llegar al fondo del océano. Pero al desaparecer de la vista, había pocas maneras de seguir su progreso.

"Tiras de la cuerda, la sueltas, y desaparece", dice Barclay, y continúa: "No lo ves. No hablas con él. No sabes lo que está haciendo durante todo ese tiempo".

El 26 de marzo de 2012, el explorador especial de National Geographic y director de cine James Cameron, completó con éxito la primera inmersión en solitario en las profundidades del abismo Challenger utilizando un sumergible que él mismo codificó, nombrado DEEPSEA CHALLENGER, que se muestra aquí iniciando una inmersión de prueba a 8.000 metros. Durante la expedición, realizada en colaboración con National Geographic, Cameron documentó su experiencia en alta resolución y recogió muestras de estudio.

Fotografía de Mark Thiessen, Colección de Imágenes de NatGeo

Siempre preparado, Barclay había colocado el micrófono subacuático del buque para grabar en la superficie, ocasionalmente, y escuchar en busca de pistas sobre lo que ocurría abajo. Fue entonces cuando escuchó el estallido. Esa noche, todavía sin saber qué había pasado, él y la tripulación se asomaron a la superficie del océano a la hora señalada para recuperar ambos instrumentos, pero solo encontraron a uno balanceándose sobre las olas.

Los científicos subieron al Deep Sound Mark II, al buque, y escucharon su grabación. Un torrente de ruido rompió el silencio en una cacofonía generada por la implosión del Deep Sound Mark III. Barclay supone que uno de los pequeños flotadores de cerámica del dispositivo pudo haber fallado, desencadenando una cascada de destrucción.

Cuando el vidrio del dispositivo se derrumbó bajo el peso de ocho kilómetros de agua, liberó una bolsa de aire que osciló bajo presión antes de fragmentarse en un velo de pequeñas burbujas. El sonido de toda esta actividad corrió por el agua, saliendo a la superficie y volviendo a las profundidades del océano, donde el Deep Sound Mark II estaba escuchando.

"Enseguida resultó evidente que había desaparecido", comenta Barclay sobre el dispositivo destruido.

¿Cómo se calculó la profundidad del abismo Challenger?

Seis años después, Loranger se sentó en su escritorio a escuchar las reverberaciones de la explosión. Con el trabajo de campo frenado por la pandemia, esperaba encontrar algo útil en la grabación. Tras un caos sonoro inicial, se oyen varios ecos nítidos, cada uno más suave que el anterior, hasta que se extinguen y solo queda el silencio.

"Me olvidé de detener el audio, y me puse simplemente a tipear", dice Loranger. Fue entonces cuando escuchó algo extraño. Unos 25 segundos después de la implosión, un débil "pew" se coló en la grabación. El eco había recorrido casi 40 kilómetros, rebotando entre la superficie y el punto más profundo del océano varias veces. "Dios santo", recuerda haber pensado y agrega:  "No me lo esperaba para nada".

La medición de las ondas sonoras es uno de los métodos más comunes de cartografiar el fondo marino, al igual que un murciélago utiliza la ecolocalización para ver en la oscuridad.

Durante muchos años, los investigadores detonaron explosivos en la superficie del agua o cerca de ella para generar un sonido que rebotara en el fondo. Recientemente, los científicos han pasado a utilizar métodos más controlados para crear ruido, como el aire a presión, explica Mark Rognstad, experto en cartografía del fondo marino del Instituto de Geofísica y Planetología de Hawái, quien no forma parte del equipo del estudio.

Cuanto más profunda es el agua, más intenso (y más grave) debe ser el sonido para llegar al fondo. La implosión de 2014 proporcionó precisamente esta fuente de sonido intenso. El colapso de las carcasas de vidrio bajo presión puede ser bastante violento, explica Rognstad. Él formaba parte de una expedición en colaboración con National Geographic para buscar barcos hundidos durante la batalla de Midway de la Segunda Guerra Mundial, cuando la implosión de una esfera de vidrio dentro de un vehículo operado por control remoto causó estragos. "Me lo describieron así como un cartucho de dinamita que estalla", dice.

La intensidad de la implosión del Mark III provocó ondas de choque que iban de un lado a otro de la superficie y del fondo marino, lo que fue clave para la medición precisa que logró el equipo. Utilizando las características acústicas de uno de los ecos como plantilla, Loranger y sus colegas identificaron las horas de llegada del fuerte estallido inicial y de cada reflejo.

A continuación, los investigadores modelaron las trayectorias de las distintas ondas sonoras, ajustándolas a los cambios en la velocidad del sonido en distintas profundidades provocados por los cambios de temperatura, presión y salinidad.

Esto los condujo a su cálculo final de la profundidad del Challenger Deep: 10.983 metros, con un margen de error de seis metros más o menos.

La magia del sonido

Los diferentes métodos han generado cifras distintas sobre la profundidad del abismo Challenger, y a medida que avanzan las tecnologías, los intentos de encontrar mayores profundidades en el océano seguramente continuarán.

Un meticuloso análisis publicado el año pasado arrojó una profundidad de 10.935 metros a partir de mediciones acústicas y de presión recogidas durante las inmersiones de Victor Vescovo en el submarino Limiting Factor. Cierta variación entre los distintos métodos es de esperar, ya que cada uno tiene sus propios retos e incertidumbres.

"No es posible colocar una regla y medir con exactitud", explica Rochelle Wigley, geóloga de la Universidad de New Hampshire, quien no formó parte del equipo del estudio. Señala que la diferencia entre los dos valores más recientes no es tan grande, menos del 0,5 %.

Independientemente de cuál sea la profundidad exacta del abismo Challenger, parte de la fascinación está en la búsqueda, y en las muchas maravillas desconocidas que podrían descubrirse sobre la marcha. La implosión en sí es un ejemplo de un descubrimiento fortuito, que produjo datos que los investigadores nunca se propusieron recoger.

La grabación también les brinda a todos una manera de experimentar un lugar que pocos tendrán la oportunidad de visitar, dice Barclay. Tal como cuando alguien emite un grito en el Gran Cañón para escuchar el eco, la grabación es "una manera de realmente estar en la fosa oceánica", afirma, y agrega: "Y eso, creo yo, es verdaderamente mágico".

En cuanto al plan de Barclay de escuchar los paisajes sonoros dentro del abismo Challenger, él y sus colegas finalmente alcanzaron esa meta. En 2021 lograron aterrizar un dispositivo en el punto más profundo de nuestro planeta, grabando los tranquilos ritmos del océano durante cuatro horas.

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