Un equipo de investigadores de MBARI, el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) y la Universidad de Stanford publicaron sus hallazgos en el Journal of Geophysical Research:Earth Surface. . Este trabajo proporciona información importante para guiar la toma de decisiones sobre el uso y gestión responsable del fondo marino frente a California, incluidas evaluaciones de sitios para el desarrollo de parques eólicos marinos.

El campo Sur Pockmark, un área aproximadamente del tamaño de la ciudad de Los Ángeles que se encuentra frente a la costa de Big Sur, California, contiene más de 5200 depresiones circulares. Estas formaciones tienen aproximadamente 200 metros (656 pies) de ancho, aproximadamente la distancia de dos campos de fútbol, ​​y cinco metros (16 pies) de profundidad.

Investigaciones anteriores en otras partes del mundo han sugerido que grandes depresiones similares del fondo marino se formaron y mantuvieron por el gas metano que burbujeaba a través de los sedimentos. Con la construcción de parques eólicos programados en alta mar en el centro de California, los administradores de recursos estaban preocupados por cómo la presencia de gas metano podría afectar la estabilidad del fondo marino en esta región.

Los datos recopilados por los investigadores de MBARI y sus colaboradores no encontraron evidencia de metano en este sitio. En cambio, el equipo de investigación ha propuesto que los flujos de gravedad de sedimentos (similares a una avalancha de lodo, arena y agua que se mueve a lo largo del fondo marino) que han ocurrido en esta región de forma intermitente durante cientos de miles de años mantienen estas formaciones del fondo marino.

"Hay muchas preguntas sin respuesta sobre el fondo marino y sus procesos", dijo Eve Lundsten, técnica superior de investigación de MBARI, quien dirigió este trabajo. "Esta investigación proporciona datos importantes sobre el fondo marino para los administradores de recursos y otras personas que consideran posibles sitios marinos para infraestructura submarina para guiar su toma de decisiones".

El equipo de investigación desplegó los robots submarinos avanzados de MBARI para estudiar el campo Sur Pockmark. En primer lugar, los vehículos submarinos autónomos (AUV, por sus siglas en inglés), robots autoguiados con forma de torpedo, mapearon la región.

Los mapas anteriores del fondo marino se recopilaban mediante sonares montados en barcos, pero la distancia entre la superficie del océano y el fondo marino daba como resultado datos de baja resolución. Los AUV pueden viajar más cerca del fondo marino para visualizar el terreno debajo con mucho mayor detalle. Los AUV de mapeo del fondo marino de MBARI también llevaban tecnología para perfilar las capas de sedimento del subsuelo debajo del fondo marino.

Estos mapas luego guiaron el muestreo con el vehículo operado remotamente (ROV) 'Doc Ricketts' de MBARI. Operado por el equipo de investigación en la sala de control a bordo de un buque de investigación MBARI, el ROV Doc Ricketts recolectó muestras de sedimentos para reconstruir la historia de las marcas de viruela individuales.

Estas marcas de viruela están ubicadas en el margen continental, una sección dinámica del fondo marino que conecta la plataforma continental relativamente poco profunda con las profundidades del mar. Los flujos de gravedad de sedimentos pueden mover cantidades masivas de material a través de esta región de forma intermitente. Los datos y muestras recopilados por la tecnología MBARI ayudaron al equipo de investigación a reconstruir la historia de los movimientos de sedimentos en esta parte del fondo marino.

El equipo encontró múltiples capas de depósitos arenosos, llamados turbiditas, en las muestras de sedimentos tomadas de las marcas de viruela y en las imágenes del subsuelo del campo de marcas de viruela. Estos depósitos indicaron que grandes flujos de sedimentos por gravedad en la región se han producido de forma intermitente durante al menos los últimos 280.000 años. Estos flujos de gravedad de sedimentos parecen causar erosión en el centro de cada marca de viruela, manteniendo estas características morfológicas submarinas únicas a lo largo del tiempo.

"Recopilamos una enorme cantidad de datos, lo que nos permitió establecer un vínculo sorprendente entre las marcas de viruela y los flujos de gravedad de sedimentos. No pudimos determinar exactamente cómo se formaron inicialmente estas marcas de viruela, pero con la avanzada tecnología submarina de MBARI, hemos obtenido nuevos conocimientos sobre cómo y por qué estas características han persistido en el fondo marino durante cientos de miles de años", dijo Lundsten.

Se han encontrado marcas en el fondo marino en otras partes del mundo. En esos lugares, las marcas de viruela se han asociado con la liberación de gas metano u otros fluidos del fondo marino. El metano burbujeante podría causar inestabilidad en el fondo marino, lo que podría representar riesgos para las estructuras en el fondo marino, como las anclas de las turbinas eólicas marinas.

En octubre de 2018, la Oficina de Gestión de Energía Oceánica de EE. UU. (BOEM) anunció áreas costa afuera del centro de California para posibles arrendamientos de energía eólica. MBARI rápidamente se puso a realizar esta investigación para responder preguntas críticas sobre la estabilidad del fondo marino para guiar el desarrollo de la energía eólica marina en California.

"La expansión de la energía renovable es fundamental para lograr los dramáticos recortes en las emisiones de dióxido de carbono necesarios para evitar un mayor cambio climático irreversible. Sin embargo, todavía hay muchas preguntas sin respuesta sobre los posibles impactos ambientales del desarrollo de la energía eólica marina", dijo el presidente y director ejecutivo de MBARI, Chris Scholin. .

"Esta investigación es una de las muchas formas en que los investigadores de MBARI están respondiendo preguntas fundamentales sobre nuestro océano para ayudar a fundamentar las decisiones sobre cómo utilizamos los recursos marinos".

Gracias a los amplios esfuerzos de MBARI, USGS, BOEM y NOAA como parte de la campaña de investigación cooperativa interinstitucional Expanding Pacific Research and Exploration of Submerged Systems (EXPRESS), el campo Sur Pockmark es ahora una de las áreas del fondo marino mejor estudiadas en la costa oeste de América del Norte. Sin embargo, todavía quedan muchas preguntas por responder sobre estas marcas de viruela, incluido cómo se formaron inicialmente estas características hace cientos de miles de años.

Fondo

El fondo marino desempeña un importante papel ecológico y social. Proporciona un hábitat vital para la vida marina y sustenta nuestra infraestructura moderna. Sin embargo, todavía tenemos mucho que aprender sobre los procesos del fondo marino. MBARI tiene un programa de investigación activo que utiliza robots avanzados para estudiar y mapear el fondo marino en alta mar en el centro de California.

El equipo de procesos del margen continental de MBARI, dirigido por el científico principal Charlie Paull, investiga cómo la morfología del margen continental (donde la plataforma continental pasa a la llanura abisal) se esculpe y cambia con el tiempo.

El campo Sur Pockmark está ubicado frente a la costa de Big Sur, California, a lo largo del margen continental a una profundidad de 500 a 1500 metros (aproximadamente de 1600 a 5200 pies). Algunas de estas marcas de viruela fueron descubiertas inicialmente por científicos de MBARI en 1998 durante un estudio del fondo marino utilizando un sonar multihaz montado en un barco.

Estudios adicionales de barcos realizados por colaboradores de MBARI en el USGS y la NOAA en 2018 mostraron que las marcas de viruela se extienden hacia el sur, hacia la región frente a Morro Bay. Estos estudios han revelado más de 5200 marcas de viruela repartidas en 1300 kilómetros cuadrados (500 millas cuadradas), lo que convierte a esta zona en el campo de marcas de viruela más grande conocido en América del Norte.

El fondo marino de este tramo remoto de la costa central de California ha sido históricamente una de las regiones menos estudiadas del margen continental frente a la costa oeste de América del Norte. Durante los últimos seis años, el Equipo de Procesos del Margen Continental de MBARI ha estado trabajando para comprender los orígenes de las formaciones pockmark, establecer si son geológicamente activas y determinar si son áreas de especial importancia biológica.

Investigaciones anteriores realizadas por MBARI, BOEM y USGS examinaron las comunidades biológicas dentro del campo Sur Pockmark. Esta nueva investigación tuvo como objetivo comprender los procesos geológicos que forman y mantienen las marcas de viruela dentro del campo.

El equipo de investigación utilizó AUV cartográficos desarrollados por ingenieros del Laboratorio de cartografía del fondo marino de MBARI para visualizar una parte del campo Sur Pockmark con mayor detalle.

Los estudios batimétricos realizados por estos robots submarinos mapearon 317 de las 5.251 marcas de viruela con una resolución de un metro. Con esta fina resolución, se hizo evidente que las marcas de viruela tienen lados muy suaves y con una pendiente gradual.

Las marcas de viruela tienen un promedio de 156 metros (512 pies) de ancho, tienen forma casi circular y están espaciadas de manera bastante uniforme. Además, los AUV estaban equipados con un perfilador de subfondo chirrido que utiliza sonido para revelar capas de sedimento debajo de la superficie del fondo marino. Los perfiles de Chirp capturaron partes del subsuelo debajo de aproximadamente 200 marcas de viruela en el sitio.

Estos estudios capturaron una variedad de datos detallados del fondo marino que no serían visibles desde un mapeo desde barcos con sonar multihaz. Esos datos permitieron tomar muestras específicas de marcas de viruela dentro del campo.

El equipo de Procesos de Margen Continental realizó 30 inmersiones con dos de los ROV de MBARI para observar más de cerca 21 marcas de viruela dentro del campo. El equipo grabó 185 horas de vídeo del fondo marino dentro y junto a las marcas de viruela. El ROV Doc Ricketts de MBARI también recolectó 107 vibracores (un núcleo de sedimento de 1,5 metros (cinco pies) desalojado en un tubo de metal mediante vibraciones de alta frecuencia) y 433 pushcores (una muestra de sedimento menos profunda de 24 centímetros (9,4 pulgadas)). dentro y alrededor de cinco marcas de viruela.

Un crucero del USGS en el buque de investigación M/V 'Bold Horizon' en 2019 recopiló núcleos de gravedad y pistones más profundos de hasta 7,5 metros (25 pies) de longitud. Los núcleos de los pistones se tomaron dentro de las marcas de viruela y en los sitios de fondo adyacentes pero fuera de las marcas de viruela para comparar.

Es importante destacar que el equipo de investigación no encontró evidencia de gas metano en ninguna de las muestras o datos que recopilaron. En cambio, los perfiles del subsuelo y las muestras de sedimentos indicaron que las marcas contienen capas alternas de sedimento fino y grueso.

Los depósitos arenosos, o turbiditas, fueron la clave para descubrir la sorprendente historia de los flujos masivos de sedimentos por gravedad que pasaron por toda el área. Los sedimentos finos en el fondo marino se depositaron lentamente con el tiempo, luego, grandes flujos intermitentes de gravedad de sedimentos dejaron una capa característica de arena gruesa. Parece que estos flujos erosionan los centros de las marcas de viruela, dejando depósitos arenosos en múltiples marcas de viruela de la región al mismo tiempo.

Sólo recientemente los científicos han comenzado a comprender los patrones de erosión y deposición por flujos de gravedad de sedimentos en cañones y canales submarinos. El campo Sur Pockmark está bordeado por dos canales:el canal Lucía Chica al norte y el canal San Simeón al sur, pero por lo demás es un terreno amplio y abierto.

Aún se desconoce exactamente cómo se mueven las corrientes y los sedimentos sobre la superficie con hoyuelos del campo Sur Pockmark. Sin embargo, el equipo de investigación ha propuesto que la morfología única del fondo marino en esta área puede crear patrones de flujo que erosionen los centros de marcas de viruela.

En esta región, los flujos de gravedad de sedimentos son episódicos y ocurren con decenas de miles de años de diferencia. El último fue hace aproximadamente 14.000 años. Se necesitarán modelos informáticos para confirmar si un flujo ilimitado que pasa sobre el campo de marcas de viruela lleva suficiente energía para erosionar y mantener las marcas de viruela.