A pesquisa revela que as marcas pré-históricas do fundo do mar na costa da Califórnia são mantidas por poderosos fluxos de sedimentos
Uma nova pesquisa sobre um campo de marcas - grandes depressões circulares no fundo do mar - ao largo da costa da Califórnia Central revelou que poderosos fluxos de sedimentos, e não erupções de gás metano, mantêm essas formações pré-históricas. Este trabalho realizado por uma equipe de pesquisadores do MBARI, USGS e Universidade de Stanford fornece informações importantes para orientar a tomada de decisões sobre o uso e gerenciamento responsável do fundo do mar ao largo da Califórnia, incluindo avaliações de locais para o desenvolvimento de parques eólicos offshore. Imagem:MBARI 2019. Crédito:MBARI 2019 Uma nova investigação do MBARI sobre um campo de marcas – grandes depressões circulares no fundo do mar – ao largo da costa da Califórnia Central revelou que poderosos fluxos de sedimentos, e não erupções de gás metano, mantêm estas formações pré-históricas.
Uma equipe de pesquisadores do MBARI, do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) e da Universidade de Stanford publicou suas descobertas no Journal of Geophysical Research:Earth Surface. . Este trabalho fornece informações importantes para orientar a tomada de decisões sobre o uso e gestão responsáveis do fundo do mar ao largo da Califórnia, incluindo avaliações de locais para o desenvolvimento de parques eólicos offshore.
O Sur Pockmark Field – uma área do tamanho da cidade de Los Angeles localizada na costa de Big Sur, Califórnia – contém mais de 5.200 depressões circulares. Essas formações têm aproximadamente 200 metros (656 pés) de diâmetro, aproximadamente a distância de dois campos de futebol, e cinco metros (16 pés) de profundidade.
Pesquisas anteriores em outras partes do mundo sugeriram que grandes depressões semelhantes no fundo do mar foram formadas e mantidas pelo gás metano que borbulhava através dos sedimentos. Com parques eólicos previstos para construção ao largo da costa da Califórnia Central, os gestores de recursos estavam preocupados com a forma como a presença de gás metano poderia impactar a estabilidade do fundo do mar nesta região.
Os dados recolhidos pelos investigadores do MBARI e seus colaboradores não encontraram nenhuma evidência de metano neste local. Em vez disso, a equipa de investigação propôs que os fluxos gravitacionais de sedimentos – semelhantes a uma avalanche de lama, areia e água que se deslocam ao longo do fundo do mar – que ocorreram nesta região de forma intermitente durante centenas de milhares de anos mantêm estas formações do fundo do mar.
“Há muitas perguntas sem resposta sobre o fundo do mar e seus processos”, disse Eve Lundsten, técnica sênior de pesquisa do MBARI, que liderou este trabalho. "Esta pesquisa fornece dados importantes sobre o fundo do mar para gestores de recursos e outros que consideram potenciais locais offshore para infraestrutura subaquática para orientar a sua tomada de decisão."
A equipe de pesquisa implantou robôs subaquáticos avançados do MBARI para estudar o campo Sur Pockmark. Primeiro, veículos subaquáticos autônomos (AUVs) – robôs autoguiados em forma de torpedo – mapearam a região.
Os mapas anteriores do fundo do mar foram recolhidos por sonares montados em navios, mas a distância entre a superfície do oceano e o fundo do mar resultou em dados de baixa resolução. Os AUVs podem viajar mais perto do fundo do mar para visualizar o terreno abaixo com muito mais detalhes. Os AUVs de mapeamento do fundo do mar do MBARI também carregavam tecnologia para traçar o perfil das camadas sub-fundais de sedimentos abaixo do fundo do mar.
Esses mapas então guiaram a amostragem com o veículo operado remotamente (ROV) 'Doc Ricketts' do MBARI. Operado pela equipe de pesquisa na sala de controle a bordo de um navio de pesquisa MBARI, o ROV Doc Ricketts coletou amostras de sedimentos para reconstruir a história de marcas individuais.
Estas marcas estão localizadas na margem continental, uma secção dinâmica do fundo do mar que liga a plataforma continental relativamente rasa ao mar profundo. Os fluxos gravitacionais de sedimentos podem mover grandes quantidades de material através desta região de forma intermitente. Os dados e amostras recolhidos pela tecnologia MBARI ajudaram a equipa de investigação a reunir a história dos movimentos de sedimentos nesta parte do fundo do mar.
A equipe encontrou múltiplas camadas de depósitos arenosos, chamados turbiditos, nas amostras de sedimentos retiradas das marcas e nas imagens do sub-fundo do campo de marcas. Esses depósitos indicaram que grandes fluxos gravitacionais de sedimentos na região ocorreram de forma intermitente pelo menos nos últimos 280.000 anos. Esses fluxos gravitacionais de sedimentos parecem causar erosão no centro de cada marca, mantendo essas características morfológicas subaquáticas únicas ao longo do tempo.
"Coletamos uma enorme quantidade de dados, o que nos permitiu fazer uma ligação surpreendente entre marcas e fluxos gravitacionais de sedimentos. Não conseguimos determinar exatamente como essas marcas foram inicialmente formadas, mas com a avançada tecnologia subaquática do MBARI, obtivemos novos insights sobre como e por que essas características persistiram no fundo do mar por centenas de milhares de anos", disse Lundsten.
Marcas no fundo do mar foram encontradas em outras partes do mundo. Nesses locais, as marcas têm sido associadas à libertação de gás metano ou outros fluidos do fundo do mar. O metano borbulhante pode potencialmente tornar o fundo do mar instável, o que pode representar riscos para as estruturas do fundo do mar, como as âncoras das turbinas eólicas offshore.
Em outubro de 2018, o Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) dos EUA anunciou áreas offshore da Califórnia Central para potencial arrendamento de energia eólica. O MBARI rapidamente conduziu esta pesquisa para responder a questões críticas sobre a estabilidade do fundo do mar para orientar o desenvolvimento da energia eólica offshore na Califórnia.
"A expansão das energias renováveis é fundamental para alcançar os cortes dramáticos nas emissões de dióxido de carbono necessários para evitar novas alterações climáticas irreversíveis. No entanto, ainda existem muitas questões sem resposta sobre os possíveis impactos ambientais do desenvolvimento da energia eólica offshore", disse o presidente e CEO da MBARI, Chris Scholin. .
“Esta pesquisa é uma das muitas maneiras pelas quais os pesquisadores do MBARI estão respondendo a questões fundamentais sobre o nosso oceano para ajudar a informar decisões sobre como usamos os recursos marinhos”.
Devido aos extensos esforços de MBARI, USGS, BOEM e NOAA como parte da campanha de pesquisa cooperativa Interagências Expansão da Pesquisa e Exploração de Sistemas Submersos do Pacífico (EXPRESS), o Campo Sur Pockmark é agora uma das áreas do fundo do mar mais bem estudadas em a costa oeste da América do Norte. No entanto, ainda há muitas questões a responder sobre estas marcas, incluindo como estas características foram inicialmente formadas há centenas de milhares de anos.
Plano de fundo
O fundo do mar desempenha um importante papel ecológico e social. Fornece habitat vital para a vida marinha e apoia a nossa infra-estrutura moderna. No entanto, ainda temos muito que aprender sobre os processos do fundo do mar. MBARI tem um programa de pesquisa ativo que utiliza robôs avançados para estudar e mapear o fundo do mar na costa da Califórnia Central.
A equipe de processos de margem continental do MBARI, liderada pelo cientista sênior Charlie Paull, investiga como a morfologia da margem continental – onde a plataforma continental faz a transição para a planície abissal – é esculpida e alterada ao longo do tempo.
O Campo Sur Pockmark está localizado na costa de Big Sur, Califórnia, ao longo da margem continental, a uma profundidade de 500 a 1.500 metros (aproximadamente 1.600 a 5.200 pés). Algumas dessas marcas foram inicialmente descobertas por cientistas do MBARI em 1998, durante uma pesquisa do fundo do mar usando sonar multifeixe montado em navio.
Pesquisas adicionais de navios realizadas por colaboradores do MBARI no USGS e NOAA em 2018 mostraram que as marcas se estendem para o sul, na região ao largo de Morro Bay. Essas pesquisas revelaram mais de 5.200 marcas espalhadas por 1.300 quilômetros quadrados (500 milhas quadradas), tornando esta área o maior campo de marcas conhecido na América do Norte.
O fundo do mar ao largo deste trecho remoto da costa central da Califórnia tem sido historicamente uma das regiões menos estudadas da margem continental ao largo da costa oeste da América do Norte. Nos últimos seis anos, a Equipe de Processos de Margem Continental do MBARI tem trabalhado para compreender as origens das formações pockmark, estabelecer se são geologicamente ativas e determinar se são áreas de significado biológico especial.
Pesquisas anteriores de MBARI, BOEM e USGS examinaram as comunidades biológicas dentro do Campo Sur Pockmark. Esta nova pesquisa teve como objetivo compreender os processos geológicos que formam e mantêm marcas no campo.
A equipe de pesquisa usou AUVs de mapeamento desenvolvidos por engenheiros do Seafloor Mapping Lab do MBARI para visualizar uma parte do campo Sur Pockmark com mais detalhes.
Pesquisas batimétricas realizadas por esses robôs subaquáticos mapearam 317 das 5.251 marcas com resolução de um metro. Nesta resolução fina, tornou-se aparente que as marcas têm lados muito suaves e gradualmente inclinados.
As marcas têm em média 156 metros (512 pés) de diâmetro, formato quase circular e espaçamentos bastante uniformes. Além disso, os AUVs foram equipados com um perfilador sub-fundo que usa som para revelar camadas de sedimentos abaixo da superfície do fundo do mar. Os perfis Chirp capturaram porções do subsolo abaixo de aproximadamente 200 marcas no local.
Estas pesquisas capturaram uma variedade de dados detalhados do fundo do mar que não seriam visíveis no mapeamento baseado em navios com sonar multifeixe. Esses dados permitiram uma amostragem direcionada de marcas dentro do campo.
A equipe de processos de margem da Continental conduziu 30 mergulhos com dois ROVs do MBARI para observar mais de perto 21 marcas no campo. A equipe gravou 185 horas de vídeos do fundo do mar dentro e adjacentes às marcas. O ROV Doc Ricketts do MBARI também coletou 107 vibracores - um núcleo de sedimentos de 1,5 metros (cinco pés) desalojado em um tubo de metal por vibrações de alta frequência - e 433 pushcores - uma amostra mais rasa de sedimentos de 24 centímetros (9,4 polegadas) - dentro e ao redor de cinco marcas.
Um cruzeiro do USGS no navio de pesquisa M/V 'Bold Horizon' em 2019 coletou núcleos de pistão e gravidade mais profundos de até 7,5 metros (25 pés) de comprimento. Os núcleos do pistão foram retirados dentro das marcas e em locais de fundo adjacentes, mas fora das marcas, para comparação.
É importante ressaltar que a equipe de pesquisa não encontrou nenhuma evidência de gás metano em nenhuma das amostras ou dados coletados. Em vez disso, os perfis subterrâneos e as amostras de sedimentos indicaram que as marcas contêm camadas alternadas de sedimentos finos e grossos.
Os depósitos arenosos, ou turbiditos, foram a chave para desvendar a surpreendente história dos enormes fluxos gravitacionais de sedimentos que passam por toda a área. Os sedimentos finos no fundo do mar foram depositados lentamente ao longo do tempo, depois grandes fluxos gravitacionais intermitentes de sedimentos deixaram uma camada característica de areia grossa. Parece que estes fluxos erodem os centros das marcas, deixando para trás depósitos arenosos em múltiplas marcas na região ao mesmo tempo.
Os cientistas só recentemente começaram a compreender os padrões de erosão e deposição por fluxos gravitacionais de sedimentos em desfiladeiros e canais subaquáticos. O Campo Sur Pockmark é limitado por dois canais - o Canal Lucia Chica ao norte e o Canal San Simeon ao sul - mas, fora isso, é um terreno amplo e aberto.
Exatamente como as correntes e os sedimentos se movem sobre a superfície ondulada do Campo Sur Pockmark ainda é desconhecido. No entanto, a equipa de investigação propôs que a morfologia única do fundo do mar nesta área pode criar padrões de fluxo que corroem os centros das marcas.
Nesta região, os fluxos gravitacionais de sedimentos são episódicos, ocorrendo com dezenas de milhares de anos de intervalo. O último foi há aproximadamente 14.000 anos. A modelagem computacional será necessária para confirmar se um fluxo não confinado que passa sobre o campo de marcas carrega energia suficiente para erodir e manter as marcas.
