Svartehavets gift fryser fast skipsvrak i perfekt stand

Verdens eldste skip er funnet i god stand på bunnen av Svartehavet, der de oksygenfrie forholdene kapsler inn vraket i en tidslomme. Nå har roboter med 3D-skannere, sonar og dyphavs­kameraer kastet lys over hvordan det ekstreme miljøet har blitt til.

Årer hugger seg taktfast ned i Svartehavets grå havoverflate. Det 23 meter lange greske handelsskipet, med 15–25 mann om bord, er lastet med olje og krydder, som skal selges i de uavhengige koloniene og bystatene langs kysten i det isolerte havet nordøst for Middelhavet.

Men sjømennenes drømmer om en god handel brister når en storm pisker opp havet og sender frådende bølger inn over dekk. Besetningen ror for livet, men 80 kilometer fra det som i dag er byen Burgas i Bulgaria, må de gi opp.

Handelsskipet kantrer og synker til bunns, ned i glemselen. Men nå skjer det noe.

De fem elvene Donau, Dnestr, Dnepr, Don og Kuban leder hvert år 354 km3 ferskvann ut i Svartehavets topplag. Nede i dypet er det en død sone, nesten uten oksygen, som paradoksalt nok skyldes det næringsrike elvevannet.

© Shutterstock

Under et tre år langt forskningsprosjekt kom arkeologer høsten 2017 over det stort sett uskadde vraket som ligger som et fastfrosset øyeblikksbilde på bunnen av

Svartehavet. En karbon 14-prøve røpet at skipet seilte for minst 2400 år siden, mens Peloponneskrigen raste mellom Athen og Sparta. Dermed er skipet det eldste intakte vraket som noensinne er funnet, men utrolig nok ser det ut som det sank i går.

Hele 66 vrak dukket opp under den tre år lange forskningsekspedisjonen, og skipenes godt bevarte ornamentikk, tauverk og konstruksjon skriver nye kapitler om antikkens skip, som tidligere bare har blitt tolket ut fra avbildninger på for eksempel vaser.

Men viktigst av alt demonstrerer funnene helt tydelig effekten av de ekstreme forholdene på bunnen av Svartehavet. Det har så langt vært et mysterium hvordan disse forholdene har oppstått.

Bevæpnet med undervannsroboter har forskningsekspedisjonen i dypet funnet hemmeligheten bak Svartehavets fødsel.

Dybhavsekspedition avslører Svartehavets hemmeligheter

Et ombygget oljeskip og en flåte av undervannsfartøyer utgjorde kjernen i verdens største maritime arkeologiprosjekt.

Stor ekspedisjon utforsket havet

I 2015 stevnet 70 undervannsarkeologer, geologer og ingeniører fra 15 land for første gang ut for å seile på kryss og tvers av Svartehavet og kartlegge mer enn 2000 km2 av havbunnen.

Forskningsprosjektet ble kalt Black Sea Maritime Archaeology Project – forkortet Black Sea MAP – og målet var å finne svar på hvordan havvannsstandsstigninger etter den siste istiden for om lag 12 000 år siden påvirket og oversvømte tidlige sivilisasjoner omkring Svartehavet.

Formålet med Black Sea MAPs ytterst omfattende kartlegging av bunnen av Svartehavet var blant annet å finne forklaringen på hvordan og hvor raskt Svartehavet oppsto og ble det lagdelte, oksygenfattige og til og med giftige havet som eksisterer i dag.

90 prosent av Svartehavet er én stor, stillestående, oksygenfri og giftig sone.

Men studiene førte også til en arkeologisk sensasjon.

Høsten 2016 offentliggjorde Black Sea MAP at de hadde funnet foreløpig 40 ufattelig godt bevarte skipsvrak på havbunnen utenfor Bulgaria.

Det var over tusen års forskjell på alderen til skipene, fra det bysantinske riket på 900-tallet til det osmanske riket som bestod fram til 1900-tallet.

Prosjektet kulminerte imidlertid først for alvor på den tredje og siste ekspedisjonen høsten 2017, da konturene av et 23 meter langt skip tonet fram fra dypet.

Brintsulfid og nul ilt i bunden af Sortehavet holder vragene i perfekt stand.

© Black Sea MAP/EEF Expeditions

Roboter kartla havbunn i 3D

Prosjektets arkeologer opplevde at skipsvrakene dukket opp på havbunnen mens de var om bord på forskningsskipet Stril Explorer. Dataskjermer om bord på skipet lot forskerne følge sine to fjernstyrte undervannsfartøyer mens de utforske dypet.

De to ROV-ene (remotely operated vehicles) var utstyrt med kraftige lykter, HD-kameraer og avansert sonarutstyr som kartla havbunnen millimeterpresist ved hjelp av akustiske signaler. «Det følte som å reise tilbake i tid», uttalte arkeolog Helen Farr om opplevelse.

Omkring to kilometer under Svartehavets overflate fant den ene undervannsroboten, Survey Interceptor, et 23 meter langt vrak. Et lite fragment av skipet ble hentet opp til overflaten, slik at forskerne kunne ta en karbon 14-prøve for å fastslå treverkets alder.

Svartehavet ble blant annet utforsket med roboter som et ledd i et av de største undervannsarkeologiske prosjektene i historien.

© Reach Subsea

En karbondatering undersøker nedbrytingen av den ustabile, radioaktive versjonen av karbon, 14C, som finnes i organisk materiale som knokler og treverk. Organismen tar løpende opp nytt 14 C mens den er i live, men når den dør – i dette tilfellet da treet ble felt – skjer det bare nedbryting.

I prosessen blir de radioaktive karbonatomene gjort om til de stabile nitrogenatomene, 14N. Antallet 14C-atomer halveres etter 5730 år, og ved å telle antallet atomer i prøven kan forskere avgjøre når organismen døde.

Karbon-datering fastslår i beste fall prøvens alder med en usikkerhet på et kvart århundre, og fragmentet fra skipsvraket viste at det var bygget av treverk felt omkring det fjerde århundret f.Kr., noe som gjør funnet til verdens eldste intakte skip.

Arkeologene mener skipet er et gresk handelsskip, fordi Svartehavet på det tidspunktet var en travel handelsrute for antikkens grekere, men like mye fordi skipet ligner et design som pryder enkelte greske vaser og veggmalerier fra den tiden.

Mest berømt er den såkalte Sirene-vasen, som viser sagnhelten Odyssevs bundet til masten på et lignende skip, mens sirener lokker ham til seg med sangen sin.

Fakta

  • Navn:

    Sirene-vasen, stilt ut ved British Museum i London.

  • Høyde:

    34 centimeter.

  • Motiv:

    Sagnhelten Odyssevs bundet til masten på et gresk skip.

  • Betydning:

    Utgjør en av de få avbildningene av antikke skip.

På tross av alderen var mast, ror og tofter intakte på vraket som lå på siden på havbunnen. ROV-ens tre kameraer tok tusenvis av bilder i høy oppløsning, som senere ble samlet i ett samlet 3D-portrett av vraket.

Svartehavet har skapt tidsmaskin

De gamle grekerne kalte Svartehavet Pontos axeinos – det ugjestmilde havet. Navnet stammer trolig fra de plutselige stormene og de tette tåkebankene her. Black Sea MAP understreker imidlertid at grekernes beskrivelse faktisk også dekker forholdene som hersker under havoverflaten.

Sandormer, termitter, bakterier og ikke minst oksygen spiser seg i de aller fleste andre hav raskt gjennom skroget, slik at treskip er helt forsvunnet i løpet av bare 100 år. Men i Svartehavet ligger skipene uforstyrret og beskyttet i en steril tidslomme av ugjestmild kjemi.

Svartehavet er oksygenfritt fra om lag 200 meters dyp og nedover. I tillegg er det svært høye konsentrasjoner av det giftige stoffet hydrogensulfid nede i dypet. Derfor er det bare noen få mikroorganismer som kan leve her, noe som gjør havbunnen til en ideell gravplass for skipsvrak.

Forskningsleder Jon Adams viser fram en modell av et av vrakene prosjektet hans arbeider med.

© David Parry/PA Wire/Ritzau Scanpix

Tidslommen eksisterer fordi Svartehavet via Bosporosstredet er forbundet til Middelhavet. Stredet er en vel 33 kilometer lang renne som skjærer seg gjennom Tyrkias største by, Istanbul. På de smaleste stedene er rennen bare 750 meter bred, mens vanndybden aldri overstiger 110 meter.

Derfor er Svartehavet styrt av en effektiv ventil, som gjennomstrømmes av om lag 385 km3 brakkvann fra Svartehavet, dannet av en blanding av saltvann og ferskvann fra elver, mens bare 175 km3 saltvann fra Middelhavet strømmer den motsatte veien hvert år. Fordi vannets tetthet stiger i takt med saltinnholdet, vil brakkvannet alltid legge seg på toppen.

Resten av vannet i Svartehavet står helt stille og blir aldri skiftet ut. Mangelen på sirkulasjon av ferskvann og dermed tilførsel av oksygen har forvandlet vel 90 prosent av Svartehavet til en oksygenfri sone, der det nesten ikke finnes noen former for liv.

Giftig miljø holder liv i fortiden

Termitter, sandormer og de fleste bakterier er helt fraværende i den store, oksygenfrie sonen på bunnen av Svartehavet. Derfor kan skipsvrak ligge helt uforstyrret på havets bunn i flere tusen år, takket være vannets lagdeling og en sulfatspisende bakterie som forgifter vannet, slik at ingen andre organismer kan overleve.

Smalt sund utgjør Svartehavets eneste ventil

Svartehavets basseng rommer om lag 547 000 km3 vann som bare kan slippe ut ved det 750 meter brede og 110 meter dype Bosporosstredet. Her passerer en strøm av brakkvann – blanding av ferskvann og saltvann – over en strøm av saltvann fra Middelhavet. Den smale passasjen gjør at bare omkring 0,14 prosent av vannet i Svartehavet blir skiftet ut hvert år.

Forskjeller i vannets tetthet skaper skarp lagdeling

Brakkvannet og saltvannet legger seg i lag fordi konsentrasjonen av tyngre saltmolekyler gir vannet ulik tetthet. De øverste 100 meterne består av 1,7–1,8 prosent salt. Under dette stiger saltinnholdet i løpet av noen få meter til 2,1 prosent. Forskjellen danner en barriere som hindrer at lagene blander seg. Dypt nede blir det ikke tilført nytt oksygen.

Bakterier utrydder alt liv med giftige gasser

Opprinnelig var vannet i dypet oksygenholdig, men mikroorganismer brukte gjennom tusenvis av år opp oksygenet til å bryte ned næring som sank ned fra topplagene. I stedet gikk bakterier over til å skrelle oksygen av sulfat, som tok opp hydrogen og dannet giftig hydrogensulfid. Giften har utryddet alt liv på bunnen, med unntak av noen få seiglivede bakteriearter.

Men at miljøet bevarer funn så lenge, kom likevel som en overraskelse. «Å finne et helt intakt skip fra antikken på mer enn to kilometers dyp hadde jeg aldri trodd ville være mulig», uttalte forskningsleder Jon Adams da Black Sea MAP offentliggjorde funnet på slutten av 2018.

Boringer skulle teste vill teori

Black Sea MAP fant ikke bare verdens eldste skipsvrak, men også 65 andre godt bevarte vrak fra helt ulike tidsperioder. Opprinnelig skulle forskningsprosjektet imidlertid støvsuge havbunnen for informasjon som kunne kaste lys over Svartehavets opprinnelse. Ved å ta mer enn 400 boreprøver av bunnsjiktene kunne forskerne analysere seg fram til når og hvordan Svartehavet ble til. Prøvene skulle bekrefte eller avkrefte en omdiskutert teori.

I 1998 argumenterte de to amerikanske geologene William Ryan og Walter Pitman for at Svartehavet oppsto ved en naturkatastrofe. Teorien gikk ut på at det etter istiden fosset ut 40 km3 av det salte vannet fra Middelhavet gjennom Bosporosstredet hver eneste dag, noe som svarer til 200 Niagara-fosser.

Vannet oversvømte i løpet av bare 300 dager en frodig slette omkring en innsjø av smeltevann fra istidens isbreer og skapte i stedet et hav av isolert og stillestående saltvann.

Kystlinjen omkring sjøen flyttet seg om lag halvannen kilometer lenger inn i landet hver dag, og de menneskene som bodde her, måtte flykte.

«Å finne et helt intakt skip fra antikken på mer enn to kilometers dyp hadde jeg aldri trodd ville være mulig»
Forskningsleder Jon Adams

Fortellingen om oversvømmelsen ble ifølge geologene overbrakt fra generasjon til generasjon, før den på 900-tallet f.Kr. ble nedfelt i Det gamle testamentet som beretningen om Noahs ark og syndfloden.

Da arkeologer fra Black Sea MAP boret seg ned og hentet opp kjerner fra større og større dyp på havbunnen, beveget de seg samtidig ned gjennom et arkiv over havets historie. De ulike lagene fra ulike steder på havbunnen kan dateres ved hjelp av sedimenter som er avleiringer av løse partikler.

Sedimentene kan røpe mange slags opplysninger om fortidens klima, sjøvannets temperatur, endringer i globale havstrømmer, saltholdighet og vannstand – og dermed kan de tegne opp hvordan Svartehavet ble til.

Havbunnens skatter ble gjenoppført som 3D-modeller

Forskerne la tusenvis av bilder over skanninger funnene sine. Programvarer smeltet det sammen til 3D-figurer som kunne studeres fra alle vinkler på en datamaskin.

Syndflodsteori ble skutt i senk

Havbunnsprøvene ble tatt ved hjelp av boringer fra Stril Explorer og ble senere sendt til analyse hos British Ocean Sediment Core Research Facility. De daterte sedimentene med en ITRAX-kjerneskanner, som fungerer ved å bombardere sedimentkjernen med røntgenstråler. Røntgen tvinger atomer i sedimentet til å avgi en såkalt fluorescensstråling, som en detektor fanger opp og gjør om til et digitalt signal som forskere kan analysere.

Innholdet av grunnstoffer som for eksempel kalium, kalsium og magnesium i sedimentkjernen beskriver en liten flik av klimaforholdene hver. Magnesium finnes for eksempel i saltvann, og ved å analysere konsentrasjonen av grunnstoffet i ulike sedimentkjerner kunne forskerne se når saltvannet fra Middelhavet begynte å spre seg i Svartehavet, og hvor lang tid det tok å fylle opp bassenget.

Den kontroversielle syndflodhypotesen om Svartehavets opphav, som har vært populær gjennom flere tiår, blir skutt ned av forskerne fra Black Sea MAP. Forskerne arbeider seg fortsatt gjennom stabelen av sedimentkjerner, men resultatene så langt viser at Middelhavets oversvømmelse av Bosporosstredet skjedde gradvis over tusenvis av år fra omkring 16.000–10.000 år f.Kr.

Men selv om Svartehavet ikke ble dannet av en gigantisk oversvømmelse, fikk vannstandsstigningene over tid likevel store konsekvenser for alle de som bodde langs kystene.

Boplass ble museumsgjenstand

Like før prosjektet ble avsluttet, i 2017, fant forskerne om bord på Stril Explorer det de opprinnelig stevnet ut for å finne. På bunnen av en tidligere dal utenfor kysten av Bulgaria lå en bosetning fra bronsealderen som ble oversvømt av Svartehavet mellom 3000 og 1200 f.Kr.

Arkeologene fant blant annet rester av tømmer, keramikk og ildsteder 2,5 meter under havbunnen ved å sende et kraftig akustisk signal ned gjennom de øverste lagene. Variasjoner i refleksjonen av lydbølgene røpet de ulike gjenstandene som lå begravet i sedimentene. Dalen ble siden en ankringsplass og havn for skip.

Lynrask undervannsrobot kaster nytt lys over havbunnen

Med en toppfart på 15 km/t er undervannsroboten Survey Interceptor tre ganger raskere enn alle konkurrenter. Det er en ROV, remotely operated vehicle, som har skannet havbunnen langs en rute på 1250 kilometer i Svartehavet. Det stiller høye krav til instrumentene, som må kunne behandle data i det høye tempoet.

800 Lydsignaler tegner havbunnen

ROV-en sender lydbølger fra en multistrålesonar når den er 20 meter over havbunnen. På bunnen reflekteres signalet og fanges opp som 800 individuelle punkter av sonaren. Tiden og styrken på det reflekterte signalet forteller om høydeforskjeller, hardhet og eventuelt gjenstander.

Ping skreller lag av havbunnen

Med et såkalt ping finner ROV-en for eksempel forlatte bosetninger opptil 2,5 meter under havbunnen. Den sender ut et akustisk signal med høy frekvens, som reflekteres fra lag dypt nede. Både ping og sonar ligger forrest i ROV-en, slik at lyd fra propellene ikke forstyrrer signalene.

Lasermålinger og bilder danner 3D-modeller

For å gjengi havbunnen i så mange detaljer som mulig er ubåten Survey Interceptor utstyrt med tre ultra-HD-kameraer som tar tusenvis av bilder i åtte–ti ganger høyere oppløsning enn tradisjonell HD-video. Samtidig sørger en laserskanner for å måle havbunnen i ulike dybder som skyer av millioner av punkter, som deretter kan legges over bildene. Et dataprogram setter sammen bildene og data fra skanneren til 3D-modeller av for eksempel et skipsvrak ved hjelp av en teknikk som kalles fotogrammetri. Seks LED-spotter og en strobelampe sørger for skarpe bilder i dypet, typisk tatt fem meter over havbunnen.

Etter hvert som Svartehavet gjennom flere tusen år ble fylt opp og omdannet området, skapte det en unik tidslomme, mens den øverste delen av havet ble regionens spiskammer. De øverste oksygenrike lagene av havoverflaten har historisk sett vært fulle av liv og inneholder i dag 180 fiskearter. Men lokket av næringsholdig ferskvann var paradoksalt nok den faktoren som over tid kvalte alt liv i dypet.

Når næringsholdig vann fra elvene strømmet ut i saltvannet i Svartehavet, brukte bakteriene det oppløste oksygenet i vannet til å oksidere næringsstoffene, slik at de kunne tas opp. Da alt oksygenet til slutt var blitt brukt opp, begynte organismene å skrelle oksygenatomer av sulfater i vannet, som i stedet dannet den skumle cocktailen av giftige hydrogensulfider som senere har utradert alt liv i Svartehavet.

Nå er det mye som tyder på at det oksygenfattige vannet på sikt kan overta hele Svartehavet. De siste 60 årene har topplaget, ifølge noen forskere, krympet fra 140 til 90 meter. Endringen kan blant annet sette en stopper for regionens allerede tungt belastede fiskeri, men til gjengjeld vil verdens største museumsmonter være komplett.

Les også:

Naturen

Konkurranse: Send oss ditt beste naturfotografi – og vinn et kamera

3 minutter
Planter

Forskere: Potteplanter renser IKKE lufta hjemme

3 minutter
Historie

Er prostitusjon verdens eldste yrke?

1 minutt

Logg inn

Feil: Ugyldig e-postadresse
Passord er påkrevd
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klikk her

Ny bruker? Få adgang nå!