Expedición Challenger

HMS Challenger bajo la vela, 1874

La expedición Challenger de 1872–1876 fue un programa científico que hizo muchos descubrimientos para sentar las bases de la oceanografía. La expedición recibió su nombre del buque de guerra que emprendió el viaje, el HMS Challenger.

La expedición, iniciada por William Benjamin Carpenter, estuvo bajo la supervisión científica de Sir Charles Wyville Thomson, de la Universidad de Edimburgo y la Escuela Merchiston Castle, asistido por otros cinco científicos, incluido Sir John Murray, secretario-artista y Un fotógrafo. La Royal Society of London obtuvo el uso del Challenger de la Royal Navy y en 1872 modificó el barco para tareas científicas, equipándolo con laboratorios separados para historia natural y química. La expedición, encabezada por el capitán George Nares, zarpó de Portsmouth, Inglaterra, el 21 de diciembre de 1872. Otros oficiales navales incluían al comandante John Maclear.

Bajo la supervisión científica del propio Thomson, el barco viajó aproximadamente 68 890 millas náuticas (79 280 millas; 127 580 kilómetros) de reconocimiento y exploración. El resultado fue el Informe de los resultados científicos del viaje de exploración del H.M.S. Challenger durante los años 1873–76 que, entre muchos otros descubrimientos, catalogó más de 4000 especies previamente desconocidas. John Murray, quien supervisó la publicación, describió el informe como "el mayor avance en el conocimiento de nuestro planeta desde los célebres descubrimientos de los siglos XV y XVI". El informe está disponible en línea como Informe del HMS Challenger. El Challenger navegó cerca de la Antártida, pero no a la vista. Sin embargo, fue la primera expedición científica en tomar fotografías de icebergs.

Preparativos

Para permitirle sondear las profundidades, 15 de Challenger's 17 Se quitaron los cañones y se redujeron sus largueros para dejar más espacio disponible. Se instalaron laboratorios, cabinas adicionales y una plataforma especial de dragado. El Challenger utilizó principalmente velas durante la expedición; la máquina de vapor se usó solo para arrastrar la draga, mantenerse en posición mientras se realizaban sondeos y entraba y salía de los puertos. Estaba cargado con frascos de muestras, llenos de alcohol para la conservación de las muestras, microscopios y aparatos químicos, redes de arrastre y dragas, termómetros, barómetros, botellas de muestreo de agua, sondas, dispositivos para recoger sedimentos del fondo marino y grandes longitudes de cuerda con la que para suspender el equipo en las profundidades del océano.

Debido a la novedad de la expedición, parte del equipo fue inventado o modificado especialmente para la ocasión. Llevaba 181 millas (291 km) de cuerda de cáñamo italiano para sondear.

Expedición

Una de las cajas originales que contienen los negativos fotográficos traídos de la expedición

En su histórico viaje alrededor del mundo, se realizaron 492 sondeos en aguas profundas, 133 dragas de fondo, 151 redes de arrastre en aguas abiertas y 263 observaciones en serie de la temperatura del agua. Se descubrieron unas 4700 nuevas especies de vida marina.

El trabajo científico fue realizado por Wyville Thomson, John Murray, John Young Buchanan, Henry Nottidge Moseley y Rudolf von Willemoes-Suhm. Frank Evers Bed fue nombrado prosector. El artista oficial de la expedición fue John James Wild. Además de Nares y Maclear, otros que formaban parte de la tripulación naval incluían a Pelham Aldrich, George Granville Campbell y Andrew Francis Balfour (uno de los hijos del botánico escocés John Hutton Balfour). También entre los oficiales estaba Thomas Henry Tizard, quien había realizado importantes observaciones hidrográficas en viajes anteriores. Aunque no formaba parte del personal científico civil, Tizard más tarde ayudaría a escribir el relato oficial de la expedición y también se convertiría en miembro de la Royal Society.

La dotación del barco original incluía 21 oficiales y alrededor de 216 miembros de la tripulación. Al final del viaje, esto se había reducido a 144 debido a muertes, deserciones, personal que se quedó en tierra debido a enfermedades y salidas planificadas.

Challenger llegó a Hong Kong en diciembre de 1874, momento en el que Nares y Aldrich abandonaron el barco para participar en la expedición británica al Ártico. El nuevo capitán era Frank Tourle Thomson. El segundo al mando y el oficial de mayor rango presente durante toda la expedición fue el comandante John Maclear. Willemoes-Suhm murió y fue enterrado en el mar en el viaje a Tahití. Lords Campbell y Balfour abandonaron el barco en Valparaíso, Chile, luego de ser ascendidos.

Track of HMS Challenger desde diciembre de 1872 hasta mayo de 1876. Los contornos de color representan la densidad de la superficie del océano.

La primera etapa de la expedición tomó el barco desde Portsmouth (diciembre de 1872) hacia el sur hasta Lisboa (enero de 1873) y luego a Gibraltar. Las siguientes escalas fueron Madeira y Canarias (ambas de febrero de 1873). El período de febrero a julio de 1873 se pasó cruzando el Atlántico hacia el oeste desde las Islas Canarias hasta las Islas Vírgenes, luego hacia el norte hasta las Bermudas, hacia el este hasta las Azores, de regreso a Madeira y luego hacia el sur hasta las islas de Cabo Verde. Durante este período, hubo un desvío en abril y mayo de 1873, navegando desde las Bermudas hacia el norte hasta Halifax y de regreso, cruzando la Corriente del Golfo dos veces con el viaje inverso cruzando más hacia el este.

Después de salir de las islas de Cabo Verde en agosto de 1873, la expedición navegó inicialmente hacia el sureste y luego se dirigió hacia el oeste para llegar a St Paul's Rocks. A partir de aquí, la ruta fue hacia el sur a través del ecuador a Fernando de Noronha durante septiembre de 1873, y en adelante ese mismo mes a Bahía (ahora llamado Salvador) en Brasil. El período de septiembre a octubre de 1873 lo pasó cruzando el Atlántico desde Bahía hasta el Cabo de Buena Esperanza, tocando en el camino Tristan da Cunha.

HMS Challenger en el Océano Sur, dibujado por el tripulante Herbert Swire

De diciembre de 1873 a febrero de 1874 se pasó navegando en una ruta aproximadamente al sureste desde el Cabo de Buena Esperanza hasta el paralelo de 60 grados sur. Las islas visitadas durante este período fueron las Islas del Príncipe Eduardo, las Islas Crozet, las Islas Kerguelen y la Isla Heard. Febrero de 1874 se dedicó a viajar hacia el sur y luego, en general, hacia el este en las cercanías del círculo polar antártico, con avistamientos de icebergs, bancos de hielo y ballenas. Luego, la ruta llevó al barco hacia el noreste y lo alejó de las regiones de hielo en marzo de 1874, y la expedición llegó a Melbourne en Australia más tarde ese mes. El viaje hacia el este a lo largo de la costa desde Melbourne hasta Sydney tuvo lugar en abril de 1874, pasando por Wilsons Promontory y Cape Howe.

Equipo de expedición en 1874

Cuando se reanudó el viaje en junio de 1874, la ruta iba hacia el este desde Sídney hasta Wellington en Nueva Zelanda, seguida de un gran bucle hacia el norte hasta el Pacífico, pasando por Tonga y Fiji, y luego de regreso hacia el oeste hasta Cape York en Australia al final. de agosto. El barco llegó a Nueva Zelanda a fines de junio y partió a principios de julio. Antes de llegar a Wellington (en la isla norte de Nueva Zelanda), se hicieron breves paradas en Port Hardy (en la isla d'Urville) y Queen Charlotte Sound y Challenger pasaron por el estrecho de Cook para llegar a Wellington.

La ruta de Wellington a Tonga fue a lo largo de la costa este de la isla norte de Nueva Zelanda, y luego al norte y al este hacia el Pacífico abierto, pasando por las islas Kermadec en ruta a Tongatabu, la isla principal de Tonga. archipiélago (entonces conocido como las Islas Amigas). Las aguas alrededor de las islas de Fiji, a poca distancia al noroeste de Tonga, fueron examinadas a fines de julio y principios de agosto de 1874. El rumbo del barco se fijó luego hacia el oeste, llegando a la isla Raine, en el borde exterior de la Gran Barrera de Coral: a fines de agosto y luego llegando a Cape York, en el extremo de la península australiana de Cape York.

Durante los siguientes tres meses, de septiembre a noviembre de 1874, la expedición visitó varias islas y grupos de islas mientras navegaba desde Cabo York a China y Hong Kong (entonces una colonia británica). La primera parte de la ruta pasaba de norte a oeste sobre el mar de Arafura, con Nueva Guinea al noreste y Australia continental al suroeste. Las primeras islas visitadas fueron las islas Aru, seguidas de las cercanas islas Kai. Luego, el barco cruzó el mar de Banda tocando en las islas de Banda, para llegar a Amboina (isla de Ambón) en octubre de 1874 y luego continuar hasta la isla de Ternate. En ese momento, todas estas islas formaban parte de las Indias Orientales Neerlandesas y desde 1949 forman parte de Indonesia.

Desde Ternate, la ruta fue hacia el noroeste hacia Filipinas, pasando al este de Celebes (Sulawesi) hacia el mar de Celebes. La expedición hizo escala en Samboangan (Zamboanga) en Mindanao, y luego en Iloilo en la isla de Panay, antes de navegar por el interior del archipiélago en ruta hacia la bahía y el puerto de Manila en la isla de Luzón. El cruce hacia el noroeste de Manila a Hong Kong tuvo lugar en noviembre de 1874.

Después de varias semanas en Hong Kong, la expedición partió a principios de enero de 1875 para volver sobre su ruta al sureste hacia Nueva Guinea. La primera parada de este tramo de ida del viaje fue Manila. Desde allí, continuaron hasta Samboangan, pero tomaron una ruta diferente por el interior de Filipinas, esta vez tocando en la isla de Zebu. Desde Samboangan, el barco se desvió de la ruta interna, esta vez pasando al sur de Mindanao, a principios de febrero de 1875.

Challenger luego se dirigió hacia el este hacia mar abierto, antes de girar hacia el sureste y tocar tierra en la Bahía de Humboldt (ahora Bahía de Yos Sudarso) en la costa norte de Nueva Guinea. En marzo de 1875, la expedición había llegado a las Islas del Almirantazgo al noreste de Nueva Guinea. La etapa final del viaje en este lado del Pacífico fue un largo viaje a través del océano abierto hacia el norte, pasando principalmente al oeste de las Islas Carolinas y las Islas Marianas, llegando al puerto de Yokohama, Japón, en abril de 1875.

Challenger en las Islas Juan Fernández fuera de Chile

Challenger partió de Japón a mediados de junio de 1875, se dirigió hacia el este a través del Pacífico hasta un punto al norte de las Islas Sandwich (Hawái), y luego giró hacia el sur, tocando tierra a fines de julio en Honolulu en la isla hawaiana de Oahu. Un par de semanas más tarde, a mediados de agosto, el barco partió hacia el sureste y ancló en Hilo Bay frente a la Isla Grande de Hawái, antes de continuar hacia el sur y llegar a Tahití a mediados de septiembre.

La expedición partió de Tahití a principios de octubre, girando hacia el oeste y el sur de las islas Tubuai y luego hacia el sureste antes de girar hacia el este hacia la costa sudamericana. La ruta tocó en las Islas Juan Fernández a mediados de noviembre de 1875, y el Challenger llegó al puerto de Valparaíso en Chile unos días después. La siguiente etapa del viaje comenzó el mes siguiente, con la ruta que llevó al barco hacia el suroeste de regreso al Pacífico, pasando las Islas Juan Fernández, antes de girar hacia el sureste y de regreso a América del Sur, llegando a Port Otway en el Golfo de Penas el 31 de diciembre de 1875.

La mayor parte de enero de 1876 se dedicó a navegar por el extremo sur de América del Sur, inspeccionando y tocando muchas de las bahías e islas del archipiélago patagónico, el Estrecho de Magallanes y Tierra del Fuego. Los lugares visitados aquí incluyen Hale Cove, Gray Harbour, Port Grappler, Tom Bay, todos en las cercanías de la isla Wellington; Puerta Bueno, cerca de la isla de Hannover; Isthmus Bay, cerca del archipiélago Queen Adelaide; y Puerto Churruca, cerca de la Isla Santa Inés.

Las paradas finales, antes de salir al Atlántico, fueron Port Famine, Sandy Point y Elizabeth Island. El Challenger llegó a las Islas Malvinas a fines de enero, hizo escala en Port Stanley y luego continuó hacia el norte, llegando a Montevideo en Uruguay a mediados de febrero de 1876. El barco salió de Montevideo a fines de febrero, con rumbo primero debido al este y luego al norte, llegando a la Isla Ascensión a fines de marzo de 1876.

El período comprendido entre principios y mediados de abril se pasó navegando desde la isla Ascensión hasta las islas de Cabo Verde. Desde aquí, la ruta tomada a fines de abril y principios de mayo de 1876 fue un bucle hacia el oeste hacia el norte hacia el Atlántico medio, y finalmente giró hacia el este hacia Europa para tocar tierra en Vigo en España a fines de mayo. La etapa final del viaje llevó al barco y su tripulación hacia el noreste de Vigo, bordeando el Golfo de Vizcaya para tocar tierra en Inglaterra. El Challenger regresó a Spithead, Hampshire, el 24 de mayo de 1876, después de haber pasado 713 días de los 1250 intermedios en el mar.

Objetivos científicos

La Royal Society declaró que los objetivos científicos del viaje eran:

1. Investigar las condiciones físicas del mar profundo en las grandes cuencas oceánicas, en cuanto al barrio de la Gran Barrera de Hielo Sur, en cuanto a profundidad, temperatura, circulación, gravedad específica y penetración de la luz.
2. Para determinar la composición química del agua de mar en varias profundidades de la superficie a la parte inferior, la materia orgánica en solución y las partículas en suspensión.
3. Para determinar el carácter físico y químico de los depósitos de aguas profundas y las fuentes de estos depósitos.
4. Investigar la distribución de la vida orgánica a diferentes profundidades y en el fondo marino.

Examen del espécimen capturado

Uno de los objetivos de las mediciones físicas del HMS Challenger era poder verificar la hipótesis planteada por Carpenter sobre el vínculo entre el mapeo de temperatura y la circulación oceánica global para dar algunas respuestas sobre los fenómenos involucrados en los principales cambios oceánicos. mezclando Este estudio es una continuación de las misiones exploratorias preliminares del HMS Lightning (1823) y el HMS Porcupine (1844). Estos resultados son importantes para Carpenter porque su explicación difería de la de otro renombrado oceanógrafo de la época, el estadounidense Matthew Fontaine Maury. Todos estos resultados de mediciones físicas fueron sintetizados por John James Wild (es decir, el secretario-artista de la expedición) en su tesis doctoral en la Universidad de Zúrich.

Un segundo tema importante relacionado con la recopilación de diferentes tipos de datos físicos en el fondo del océano fue el tendido de cables telegráficos submarinos. Muchos cables transoceánicos estaban siendo tendidos en las décadas de 1860 y 1870 y su eficiente tendido y operación eran asuntos de gran importancia estratégica y comercial.

En cada una de las 360 estaciones, la tripulación midió la profundidad del fondo, la temperatura a diferentes profundidades, observó el clima y las condiciones de la superficie del océano, y recolectó muestras del fondo marino, el agua y la biota. La tripulación del Challenger's usó métodos que se desarrollaron en expediciones anteriores a pequeña escala para hacer observaciones. Para medir la profundidad, bajaban una línea con un peso adjunto hasta que llegaba al fondo del mar. La línea estaba marcada en intervalos de 25 brazas (150 pies; 46 m) con banderas que indicaban la profundidad. Debido a esto, las mediciones de profundidad del Challenger fueron, en el mejor de los casos, precisas hasta la demarcación más cercana de 25 brazas (150 pies; 46 m). El hundidor a menudo tenía un pequeño contenedor adjunto que permitiría la recolección de muestras de sedimentos del fondo.

La tripulación usó una variedad de dragas y redes de arrastre para recolectar muestras biológicas. Las dragas consistían en redes de metal unidas a una tabla de madera y arrastradas por el fondo del mar. Los trapeadores sujetos a la tabla de madera barrían el fondo del mar y liberaban organismos del fondo del océano para que quedaran atrapados en las redes. Las redes de arrastre eran grandes redes de metal remolcadas detrás del barco para recolectar organismos a diferentes profundidades del agua. Tras la recuperación de una draga o una red de arrastre, la tripulación del Challenger clasificaba, enjuagaba y almacenaba las muestras para examinarlas al regresar. Los especímenes a menudo se conservaban en salmuera o alcohol.

El termómetro principal utilizado durante la expedición Challenger fue el termómetro Miller-Casella, que contenía dos marcadores dentro de un tubo curvo de mercurio para registrar la temperatura máxima y mínima a través de la cual viajaba el instrumento. Varios de estos termómetros se bajarían a varias profundidades para registrarlos. Sin embargo, este diseño asumía que el agua más cercana a la superficie del océano siempre era más cálida que la de abajo. Durante el viaje, la tripulación del Challenger' probó el termómetro de inversión, que podía medir la temperatura a profundidades especificadas. Posteriormente, este tipo de termómetro se utilizó ampliamente hasta la segunda mitad del siglo XX. Tras el regreso del Challenger, C.W. Thomson le pidió a Peter Tait (físico) que resolviera una cuestión espinosa e importante: evaluar el error en la medición de la temperatura de las aguas profundas provocado por las altas presiones a las que estaban sometidos los termómetros. Tait resolvió esta pregunta y continuó su trabajo con un estudio más fundamental sobre la compresibilidad de los líquidos que condujo a su famosa ecuación de Tait. William Dittmar de la Universidad de Glasgow estableció la composición del agua de mar. Murray y Alphonse François Renard cartografiaron los sedimentos oceánicos.

Sir Thomson creía, al igual que muchos seguidores de la entonces reciente teoría de la evolución, que las profundidades marinas serían el hogar de "fósiles vivientes" extinto hace mucho tiempo en aguas poco profundas, ejemplos de "eslabones perdidos". Creían que las condiciones de temperatura fría constante, oscuridad y falta de corrientes, olas o eventos sísmicos proporcionaban un entorno tan estable que la evolución se ralentizaría o se detendría por completo. Louis Agassiz creía que en las profundidades "deberíamos esperar encontrar representantes de períodos geológicos anteriores". Thomas Huxley declaró que esperaba ver "antigüedades zoológicas que en las tranquilas y poco cambiadas profundidades del océano han escapado a las causas de la destrucción que actúan en las aguas poco profundas y representan la población predominante de una era pasada". Sin embargo, nada de eso sucedió; aunque se encontraron algunos organismos previamente considerados como extintos y se catalogaron entre los muchos descubrimientos nuevos, la cosecha fue típica de lo que podría encontrarse al explorar cualquier extensión equivalente de territorio nuevo. Además, en el proceso de conservación de especímenes en alcohol, el químico John Young Buchanan y Sir Thomson se dieron cuenta de que, sin darse cuenta, había desacreditado el informe anterior de Huxley sobre Bathybius haeckelii, un protoplasma acelular que cubre los fondos marinos. que se suponía que era el vínculo entre la materia no viva y las células vivas. El efecto neto fue un revés para los defensores de la evolución.

Desafío Profundo

El 23 de marzo de 1875, en la estación de muestreo número 225 ubicada en el suroeste del Océano Pacífico entre Guam y Palau, la tripulación registró un sondeo de 4475 brazas (26 850 pies; 8184 m) de profundidad, que fue confirmado por un sondeo adicional. Como lo demostraron expediciones posteriores que utilizaron equipos modernos, esta área representa el extremo sur de la Fosa de las Marianas y es uno de los lugares más profundos conocidos en el fondo del océano.

Desde entonces, se han encontrado sondeos modernos de hasta 6.012 brazas (36.070 pies; 10.994 m) cerca del sitio del Challenger'sonido original. El descubrimiento de Challenger'de esta profundidad fue un hallazgo clave de la expedición en la ampliación oceanográfica conocimiento sobre la profundidad y extensión del océano y ahora lleva el nombre de la embarcación, Challenger Deep.

La expedición también verificó la existencia de la dorsal mesoatlántica que se extiende desde el hemisferio sur hasta el norte.

Legado

Los hallazgos de la expedición Challenger continuaron siendo publicados hasta 1895, diecinueve años después de la finalización de su viaje, por la Challenger Office de Edimburgo, establecida para ese propósito. El informe contenía 50 volúmenes y tenía más de 29 500 páginas. Los especímenes traídos por Challenger se distribuyeron a los expertos más destacados del mundo para su examen, lo que aumentó considerablemente los gastos y el tiempo necesarios para finalizar el informe. El informe y los especímenes se encuentran actualmente en el Museo Británico de Historia Natural y el informe está disponible en línea. Algunos especímenes, muchos de los cuales fueron los primeros descubiertos de su tipo, todavía son examinados por científicos en la actualidad.

Un gran número de científicos trabajaron en la categorización del material traído de la expedición, incluido el paleontólogo Gabriel Warton Lee. George Albert Boulenger, herpetólogo del Museo de Historia Natural, nombró a una especie de lagarto, Saproscincus challengeri, en honor a Challenger.

Antes del viaje del Challenger, la oceanografía había sido principalmente especulativa. Como el primer crucero oceanográfico real, la expedición Challenger sentó las bases para toda una disciplina académica y de investigación. "Desafiador" se aplicó a fenómenos tan variados como la Challenger Society for Marine Science, el barco de estudios geológicos marinos y oceanográficos Glomar Challenger y el transbordador espacial Challenger.