In de diepe wateren tussen Fiji en Tonga, ongeveer een mijl onder het oppervlak, stijgen torenhoge schoorstenen uit de zeebodem. Deze zwarte rokers verdrijven donkere wolken broeiend water, rijk aan elementen zoals zwavel, koper en zink.
Ondanks de duisternis, verpletterende druk, hitte en toxiciteit op de plek in het noordoosten van Lau Basin, in de buurt waar de tektonische platen van Australië en de Pacific samenkomen, bruisen de schoorstenen van het leven. Mijnbouwbedrijven zijn geïnteresseerd geraakt in de cache van metalen bij hydrothermische ventilatieopeningen, waardoor het steeds noodzakelijker wordt om deze complexe ecosystemen te onderzoeken en te catalogiseren. Maar het bestuderen van de oceaanbodem is geen eenvoudige taak.
Het Lau Basin ligt grotendeels buiten het bereik van mensen. Hoewel duikboten, zoals Alvin, mensen de diepte in kunnen dragen, is de toegang tot dergelijke apparatuur beperkt en riskant. Dus vertrouwen wetenschappers vooral op op afstand bediende voertuigen (ROV's) om hun ogen en handen naar beneden te richten.
Toch is het ervaren van deze spuwende kloven in de korst van de oceaan door het beperkte bereik van een camera een minder dan bevredigende ervaring, legt Tom Kwasnitschka uit, een diepzee-onderzoeker bij het Helmholtz Center for Ocean Research in Kiel, Duitsland.
"Stel je voor dat je door Manhattan loopt en alleen [de stad] door de zoeker van een camera mag zien, " zegt hij. "Wat voor soort ervaring zou je krijgen?"
Nu gebruiken wetenschappers en ingenieurs die op het onderzoeksschip Falkor van het Schmidt Ocean Institute hebben gevaren, virtual reality om een duik in deze buitenaardse wereld te nemen. Hoewel eerdere groepen individuele schoorstenen hebben afgebeeld, is het team van plan om een driedimensionale virtuele reconstructie van het hele ventilatieveld te maken met behulp van een van de meest geavanceerde ROV's om de schroef in de Lau Basin te plaatsen.
"We wilden op de zeebodem lopen - zo simpel is het", zegt Kwasnitschka, hoofdwetenschapper van het project. "Alleen is het niet."
Hydrothermische ventilatieopeningen vormen zich in vulkanisch actieve gebieden van de oceaan, waar water tussen scheuren in de korst kan kruipen en in contact kan komen met de hitte die eronder karnen. Dit oververhitte water lost een deel van de metalen op uit de omringende rotsen voordat het in zwarte wolken wordt uitgestoten als een geiser uit de zeebodem.
Niet alleen kunnen de temperaturen bij hydrothermale ventilatieopeningen broeiingsniveaus bereiken, die tot 700 graden Fahrenheit stijgen, maar de omgeving is gehuld in duisternis. Om het af te maken, zou het gewicht van al dat bovenliggende water een onbeschermd menselijk lichaam verpletteren. De ROV van het team onderzocht ongeveer drie kwartier naar beneden, waar de druk enorm is - iets minder dan een ton per vierkante centimeter, of ongeveer dezelfde hoeveelheid druk die je zou voelen als een zwarte neushoorn op je grote teen stond.
In tegenstelling tot het fragiele menselijke lichaam kan een ROV de ventilatieomstandigheden weerstaan. De buggy van het team, genaamd het Remote Operated Platform for Ocean Sciences (ROPOS), is ongeveer de grootte van een Jeep Wrangler en weegt ongeveer 3, 5 ton. Hoewel het lijkt op een wirwar van draden, tandwielen en hydraulica van dichtbij, maakt het hightech-systeem gebruik van een batterij high-definition camera's voor zowel video als stilstaande beelden, waaronder een 4K-camera die video van bioscoopkwaliteit produceert, stereocamera's die nemen afbeeldingen voor 3D-weergave en krachtige onderwaterlichten.
Een bijzonder opvallend kenmerk is dat de bemanning van het schip de ventilatieopeningen uit de eerste hand kan ervaren, vrijwel dwalend tussen de torens terwijl ze een zoeker aan boord van de Falkor dragen . Toen beelden binnenstroomden, zegt Kwasnitschka dat de bemanning midden in de nacht in de rij stond om de ventilatieopeningen met de zoeker te verkennen.
"Het is een zeer aantrekkelijke ervaring om een zwart rokerveld te zien en je een weg te banen", zegt Kwasnitschka. "Plots stoot je [de ROV] niet meer op dingen omdat je je hoofd kunt draaien en die spits kunt zien waar je op slaat."
Toch is navigeren in ROPOS geen sinecure. "Het is heel vergelijkbaar met een helikopter in het bos vliegen", zegt Kwasnitschka.
Het team bracht drie dagen door met het maken van foto's en video's van een gebied gelijk aan 74 voetbalvelden om een 3D-kaart te maken met een resolutie die hoog genoeg was om afzonderlijke grassprieten te onderscheiden. Met behulp van deze gegevens konden ze vervolgens de beste locaties kiezen om monsters te nemen die de verschillende gesteentetypes en het leven weerspiegelen dat op het oppervlak van de opening wemelt.
Terwijl de meeste expedities wetenschappers onderweg in kaart brengen en pakken, blijkt deze methode veel efficiënter te zijn.
“Je haast je [meestal] van hoek tot hoek om de spannende dingen niet te missen. Maar je kunt niet ver kijken en je weet niet waar je bent ', zegt Kwasnitschka. "Je weet gewoon niet waar de goede rotsen zijn."
Door ROPOS te gebruiken, kreeg het team de grond te pakken voordat het bemonsteringslocaties selecteerde en eindigde met verrassende snelheid, legt Kwasnitschka uit. "Ze hadden de plaats gezien, en ze wisten dat wat ze hadden representatief was, en we konden naar huis gaan, " zegt hij.
Hoewel de oceaan meer dan 70 procent van de planeet beslaat, is minder dan vijf procent ooit onderzocht. Kwasnitschka denkt dat zijn virtual reality-systeem een van de technologieën is die de volgende generatie diepzee-exploratie zou kunnen inluiden.
De spectaculaire 360-gradenvideo van het team is nu beschikbaar op YouTube. Maar hun werk is nog niet klaar.
"Dit soort technologie is alleen maar zo goed als de wetenschap die je er uit haalt", zegt Kwasnitschka. “En ik denk dat dat belangrijk is om te onthouden. We gaan niet naar beneden voor YouTube, we gaan naar beneden voor de wetenschap. "
Zijn groep hoopt de documentatie te gebruiken om de ingewikkelde innerlijke werking van het ventilatie-ecosysteem beter te begrijpen en veranderingen in de tijd te volgen. Door een virtuele kaart te maken, kunnen ze ook beter begrijpen hoe afzonderlijke schoorstenen zijn verbonden binnen het grotere ventilatieveld.
Terwijl het leven voortgaat in de inktzwarte duisternis van de ventilatieopeningen, graven de wetenschappers nu in de veelheid aan monsters, afbeeldingen en uren aan opnamen die zijn verzameld om de barre omgeving van de hydrothermale ventilatie naar het comfort van het laboratorium te brengen.
