El lecho marino (también conocido como fondo marino , fondo marino , fondo oceánico y fondo del océano ) es el fondo del océano . Todos los fondos del océano se conocen como "fondos marinos".
La estructura del fondo marino del océano global está gobernada por la tectónica de placas . La mayor parte del océano es muy profundo, donde el fondo marino se conoce como la llanura abisal . La expansión del fondo marino crea dorsales oceánicas a lo largo de la línea central de las principales cuencas oceánicas, donde el fondo marino es ligeramente más superficial que la llanura abisal circundante. Desde la llanura abisal, el fondo marino se inclina hacia arriba hacia los continentes y se convierte, en orden de profundo a superficial, en la elevación continental , el talud y la plataforma . La profundidad dentro del propio fondo marino, como la profundidad a través de un núcleo de sedimento , se conoce como "profundidad debajo del fondo marino". El entorno ecológico del fondo marino y las aguas más profundas se conocen colectivamente, como hábitat para las criaturas, como " bentos ".
La mayor parte del lecho marino de los océanos del mundo está cubierto de capas de sedimentos marinos . Estos sedimentos se clasifican según su procedencia o composición: de la tierra ( terrígenos ), de organismos biológicos (biógenos), de reacciones químicas (hidrógenos) y del espacio (cosmógenos). Según su tamaño, estos sedimentos van desde partículas muy pequeñas llamadas arcillas y limos , conocidos como lodo, hasta partículas más grandes, desde arena hasta cantos rodados .
Las características del fondo marino están regidas por la física del transporte de sedimentos y por la biología de las criaturas que viven en el fondo marino y en las aguas oceánicas superiores. Físicamente, los sedimentos del fondo marino a menudo provienen de la erosión de material en la tierra y de otras fuentes más raras, como la ceniza volcánica . Las corrientes marinas transportan sedimentos, especialmente en aguas poco profundas donde la energía de las mareas y la energía de las olas provocan la resuspensión de los sedimentos del fondo marino. Biológicamente, los microorganismos que viven dentro de los sedimentos del fondo marino cambian la química del fondo marino. Los organismos marinos crean sedimentos, tanto dentro del fondo marino como en el agua de arriba. Por ejemplo, el fitoplancton con conchas de silicato o carbonato de calcio crece en abundancia en el océano superior, y cuando muere, sus conchas se hunden hasta el fondo marino para convertirse en sedimentos del fondo marino.
Los impactos humanos en el lecho marino son diversos. Algunos ejemplos de efectos humanos en el lecho marino incluyen la exploración, la contaminación plástica y la explotación mediante operaciones mineras y de dragado . Para cartografiar el lecho marino, los barcos utilizan tecnología acústica para mapear las profundidades del agua en todo el mundo. Los vehículos sumergibles ayudan a los investigadores a estudiar ecosistemas únicos del lecho marino, como los respiraderos hidrotermales . La contaminación plástica es un fenómeno global y, debido a que el océano es el destino final de las vías fluviales globales, gran parte del plástico del mundo termina en el océano y parte se hunde en el lecho marino. La explotación del lecho marino implica la extracción de minerales valiosos de los depósitos de sulfuro a través de la minería en aguas profundas, así como el dragado de arena de entornos poco profundos para la construcción y la regeneración de playas .
La mayoría de los océanos tienen una estructura común, creada por fenómenos físicos comunes, principalmente a partir del movimiento tectónico, y sedimentos de diversas fuentes. La estructura de los océanos, comenzando por los continentes, comienza generalmente con una plataforma continental , continúa hasta el talud continental -que es un pronunciado descenso hacia el océano, hasta llegar a la llanura abisal- una llanura topográfica , el comienzo del lecho marino, y su área principal. La frontera entre el talud continental y la llanura abisal suele tener un descenso más gradual, y se llama ascenso continental , que es causado por sedimentos que caen en cascada por el talud continental. [ cita requerida ]
La dorsal mesoceánica , como su nombre lo indica, es una elevación montañosa que atraviesa el centro de todos los océanos, entre los continentes. Normalmente, una grieta recorre el borde de esta dorsal. A lo largo de los bordes de las placas tectónicas suele haber fosas oceánicas , valles profundos, creados por el movimiento de circulación del manto desde la dorsal mesoceánica hasta la fosa oceánica. [1]
Las crestas de islas volcánicas con puntos calientes se crean por la actividad volcánica y entran en erupción periódicamente a medida que las placas tectónicas pasan sobre un punto caliente. En las áreas con actividad volcánica y en las fosas oceánicas hay respiraderos hidrotermales que liberan agua y sustancias químicas a alta presión y extremadamente calientes en el agua que las rodea, que suele estar helada.
Las aguas oceánicas profundas se dividen en capas o zonas, cada una con características típicas de salinidad, presión, temperatura y vida marina , según su profundidad. A lo largo de la parte superior de la llanura abisal se encuentra la zona abisal , cuyo límite inferior se encuentra a unos 6.000 m (20.000 pies). La zona hadal , que incluye las fosas oceánicas, se encuentra entre 6.000 y 11.000 metros (20.000–36.000 pies) y es la zona oceánica más profunda. [2] [3]
La profundidad bajo el lecho marino es una coordenada vertical que se utiliza en geología, paleontología , oceanografía y petrología (véase perforación oceánica ). El acrónimo "mbsf" (que significa "metros bajo el lecho marino") es una convención común que se utiliza para las profundidades bajo el lecho marino. [4] [5]
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Los sedimentos del fondo marino varían en origen: materiales terrestres erosionados que los ríos o el viento llevan al océano, desechos y descomposiciones de criaturas marinas y precipitación de sustancias químicas dentro del agua del mar, incluidas algunas provenientes del espacio exterior. [6] Hay cuatro tipos básicos de sedimentos del fondo marino:
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Los sedimentos terrígenos son los más abundantes en el fondo marino. Los sedimentos terrígenos provienen de los continentes. Estos materiales son erosionados desde los continentes y transportados por el viento y el agua hasta el océano. Los sedimentos fluviales son transportados desde la tierra por los ríos y los glaciares, como la arcilla, el limo, el lodo y la harina glacial. Los sedimentos eólicos son transportados por el viento, como el polvo y la ceniza volcánica. [8]
Los sedimentos biógenos son el siguiente material más abundante en el fondo marino. Los sedimentos biógenos son producidos biológicamente por criaturas vivientes. Los sedimentos compuestos por al menos un 30% de material biógeno se denominan "lodos". Hay dos tipos de lodos: lodos calcáreos y lodos silíceos. El plancton crece en las aguas oceánicas y crea los materiales que se convierten en lodos en el fondo marino. Los lodos calcáreos están compuestos predominantemente de conchas de calcio que se encuentran en el fitoplancton, como los cocolitóforos, y en el zooplancton, como los foraminíferos. Estos lodos calcáreos nunca se encuentran a más de 4.000 a 5.000 metros de profundidad porque a mayores profundidades el calcio se disuelve. [9] De manera similar, los lodos silíceos están dominados por las conchas silíceas del fitoplancton, como las diatomeas, y del zooplancton, como los radiolarios. Dependiendo de la productividad de estos organismos planctónicos, el material de la concha que se acumula cuando estos organismos mueren puede acumularse a un ritmo de entre 1 mm y 1 cm cada 1000 años. [9]
Los sedimentos hidrogenados son poco comunes. Solo se producen con cambios en las condiciones oceánicas, como la temperatura y la presión. Aún más raros son los sedimentos cosmógenos. Los sedimentos hidrogenados se forman a partir de sustancias químicas disueltas que se precipitan del agua del océano o a lo largo de las dorsales oceánicas; pueden formarse por elementos metálicos que se unen a rocas que tienen agua a más de 300 °C circulando a su alrededor. Cuando estos elementos se mezclan con el agua fría del mar, se precipitan del agua que se enfría. [9] Conocidos como nódulos de manganeso , están compuestos de capas de diferentes metales como manganeso, hierro, níquel, cobalto y cobre, y siempre se encuentran en la superficie del fondo del océano. [9]
Los sedimentos cosmógenos son restos de desechos espaciales como cometas y asteroides, compuestos de silicatos y diversos metales que han impactado la Tierra. [10]
Otra forma de describir los sedimentos es a través de su clasificación descriptiva. Estos sedimentos varían en tamaño, desde 1/4096 de un mm hasta más de 256 mm. Los diferentes tipos son: canto rodado, guijarro, guijarro, gránulo, arena, limo y arcilla, cada tipo se vuelve más fino en grano. El tamaño del grano indica el tipo de sedimento y el entorno en el que se creó. Los granos más grandes se hunden más rápido y solo pueden ser empujados por agua que fluye rápidamente (entorno de alta energía), mientras que los granos pequeños se hunden muy lentamente y pueden suspenderse por un ligero movimiento del agua, acumulándose en condiciones donde el agua no se mueve tan rápidamente. [12] Esto significa que los granos más grandes de sedimento pueden unirse en condiciones de mayor energía y los granos más pequeños en condiciones de menor energía.
Bentos (del griego antiguo βένθος ( bénthos ) 'las profundidades [del mar]'), también conocido como bentón, es la comunidad de organismos que viven en, sobre o cerca del fondo de un mar, río , lago o arroyo , también conocida como zona bentónica . [13] Esta comunidad vive en o cerca de ambientes sedimentarios marinos o de agua dulce , desde charcas de marea a lo largo de la costa , hasta la plataforma continental y luego hasta las profundidades abisales .
Muchos organismos adaptados a la presión de las aguas profundas no pueden sobrevivir en las partes superiores de la columna de agua . La diferencia de presión puede ser muy significativa (aproximadamente una atmósfera por cada 10 metros de profundidad del agua). [14]
Como la luz se absorbe antes de llegar a las aguas profundas del océano, la fuente de energía de los ecosistemas bentónicos profundos suele ser materia orgánica procedente de zonas más altas de la columna de agua que se desplaza hasta las profundidades. Esta materia muerta y en descomposición sustenta la cadena alimentaria bentónica ; la mayoría de los organismos de la zona bentónica son carroñeros o detritívoros .
El término bentos , acuñado por Haeckel en 1891, [15] proviene del sustantivo griego βένθος 'profundidad del mar'. [13] [16] Bentos se utiliza en biología de agua dulce para referirse a los organismos en el fondo de los cuerpos de agua dulce , como lagos, ríos y arroyos. [17] También hay un sinónimo redundante, Benton . [18]
La topografía del fondo marino ( topografía oceánica o topografía marina ) se refiere a la forma de la tierra ( topografía ) cuando interactúa con el océano. Estas formas son obvias a lo largo de las costas, pero también ocurren de manera significativa bajo el agua. La efectividad de los hábitats marinos está parcialmente definida por estas formas, incluida la forma en que interactúan con las corrientes oceánicas y las moldean , y la forma en que la luz solar disminuye cuando estas formas de relieve ocupan profundidades cada vez mayores. Las redes de mareas dependen del equilibrio entre los procesos sedimentarios y la hidrodinámica; sin embargo, las influencias antropogénicas pueden afectar el sistema natural más que cualquier impulsor físico. [19]
Las topografías marinas incluyen accidentes geográficos costeros y oceánicos que van desde estuarios y costas costeras hasta plataformas continentales y arrecifes de coral . Más allá, en el océano abierto, incluyen características submarinas y de aguas profundas , como elevaciones oceánicas y montes submarinos . La superficie sumergida tiene características montañosas, incluido un sistema de dorsales oceánicas que se extiende por todo el globo , así como volcanes submarinos , [20] fosas oceánicas , cañones submarinos , mesetas oceánicas y llanuras abisales .
La masa de los océanos es aproximadamente 1,35 × 1018 toneladas métricas , o aproximadamente 1/4400 de la masa total de la Tierra. Los océanos cubren un área de 3,618 × 108 km 2 con una profundidad media de 3.682 m, lo que da como resultado un volumen estimado de 1,332 × 109 kilómetros cúbicos . [21]
Cada región del fondo marino tiene características típicas, como la composición sedimentaria común, la topografía típica, la salinidad de las capas de agua que se encuentran por encima, la vida marina, la dirección magnética de las rocas y la sedimentación . Algunas características del fondo marino incluyen llanuras abisales planas , dorsales oceánicas , fosas profundas y respiraderos hidrotermales .
La topografía del fondo marino es plana, donde las capas de sedimentos cubren las características tectónicas. Por ejemplo, las regiones de llanura abisal del océano son relativamente planas y están cubiertas por muchas capas de sedimentos. [22] Los sedimentos en estas áreas planas provienen de varias fuentes, que incluyen, entre otras: sedimentos de erosión terrestre de los ríos, sedimentos precipitados químicamente de los respiraderos hidrotermales, actividad de microorganismos , corrientes marinas que erosionan el fondo marino y transportan sedimentos a las profundidades del océano y materiales de conchas de fitoplancton .
En los lugares donde el fondo marino se está expandiendo activamente y la sedimentación es relativamente ligera, como en el norte y el este del océano Atlántico , la actividad tectónica original se puede ver claramente en forma de "grietas" o "ventiladores" en línea recta de miles de kilómetros de largo. Estas cadenas montañosas submarinas se conocen como dorsales oceánicas . [7]
Otros entornos del fondo marino incluyen respiraderos hidrotermales, filtraciones frías y áreas poco profundas. La vida marina es abundante en las profundidades del mar alrededor de los respiraderos hidrotermales . [23] Se han descubierto grandes comunidades de vida marina en aguas profundas alrededor de las fumarolas blancas y negras , respiraderos que emiten sustancias químicas tóxicas para los humanos y la mayoría de los vertebrados . Esta vida marina recibe su energía tanto de la diferencia extrema de temperatura (normalmente una caída de 150 grados) como de la quimiosíntesis de las bacterias . Las piscinas de salmuera son otra característica del fondo marino, [24] normalmente conectadas a filtraciones frías . En áreas poco profundas, el fondo marino puede albergar sedimentos creados por la vida marina , como corales, peces, algas, cangrejos, plantas marinas y otros organismos.
El fondo marino ha sido explorado por sumergibles como el Alvin y, en cierta medida, por buceadores con equipo especial. Los respiraderos hidrotermales fueron descubiertos en 1977 por investigadores que utilizaban una plataforma de cámara submarina. [23] En los últimos años, las mediciones satelitales de la topografía de la superficie del océano muestran mapas muy claros del fondo marino , [25] y estos mapas derivados de satélites se utilizan ampliamente en el estudio y la exploración del fondo oceánico.
En 2020, los científicos crearon lo que puede ser la primera estimación científica de la cantidad de microplásticos que residen actualmente en el fondo marino de la Tierra , después de investigar seis áreas de ~3 km de profundidad a ~300 km de la costa australiana. Descubrieron que los recuentos de microplásticos altamente variables eran proporcionales al plástico en la superficie y al ángulo de la pendiente del fondo marino. Al promediar la masa de microplásticos por cm 3 , estimaron que el fondo marino de la Tierra contiene ~14 millones de toneladas de microplásticos, aproximadamente el doble de la cantidad que estimaron basándose en datos de estudios anteriores, a pesar de calificar ambas estimaciones de "conservadoras", ya que se sabe que las áreas costeras contienen mucha más contaminación por microplásticos . Estas estimaciones son aproximadamente una o dos veces la cantidad de plástico que se cree, según Jambeck et al., 2015, que ingresa actualmente a los océanos anualmente. [26] [27] [28]
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La minería de aguas profundas es la extracción de minerales del fondo marino . Los principales minerales de interés comercial son los nódulos polimetálicos , que se encuentran a profundidades de 4 a 6 km (2,5 a 3,7 mi) principalmente en la llanura abisal . Solo la zona Clarion-Clipperton (CCZ) contiene más de 21 mil millones de toneladas métricas de estos nódulos, con minerales como cobre , níquel y cobalto que representan el 2,5% de su peso. Se estima que el fondo oceánico global contiene más de 120 millones de toneladas de cobalto, cinco veces la cantidad encontrada en las reservas terrestres. [30]
Hasta julio de 2024 [actualizar], solo se han emitido licencias exploratorias, sin operaciones de minería en aguas profundas a escala comercial todavía. La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISA) regula todas las actividades relacionadas con los minerales en aguas internacionales y ha otorgado 31 licencias de exploración hasta el momento: 19 para nódulos polimetálicos, principalmente en la CCZ; 7 para sulfuros polimetálicos en dorsales oceánicas ; y 5 para costras ricas en cobalto en el Océano Pacífico occidental . [31] Existe un impulso para que la minería en aguas profundas comience en 2025, cuando se espera que se completen las regulaciones de la ISA. [32] [33]
La minería en aguas profundas también es posible en la zona económica exclusiva (ZEE) de países como Noruega , donde ha sido aprobada. [34] En 2022, la Autoridad de Minerales de los Fondos Marinos de las Islas Cook (SBMA) otorgó tres licencias de exploración para nódulos polimetálicos ricos en cobalto dentro de su ZEE. [35] Papua Nueva Guinea fue el primer país en aprobar un permiso de minería en aguas profundas para el proyecto Solwara 1, a pesar de que tres revisiones independientes destacaron importantes lagunas y fallas en la declaración de impacto ambiental. [36]
El modelo comercial más común propuesto para la minería en aguas profundas implica un colector hidráulico con orugas y un sistema de elevación vertical que lleva el mineral extraído a un buque de apoyo a la producción con posicionamiento dinámico y luego deposita el exceso de descarga en la columna de agua. Las tecnologías relacionadas incluyen máquinas mineras robóticas, como barcos de superficie y refinerías de metales en tierra y en alta mar. [37] [38] Los parques eólicos, la energía solar, los vehículos eléctricos y las tecnologías de baterías utilizan muchos de los metales de aguas profundas. [37] Las baterías de vehículos eléctricos son el principal impulsor de la demanda de metales críticos que incentiva la minería en aguas profundas. [ cita requerida ]
El impacto ambiental de la minería en aguas profundas es controvertido. [39] [40] Grupos de defensa del medio ambiente como Greenpeace y la Campaña de Minería en Aguas Profundas [41] afirmaron que la minería en los fondos marinos tiene el potencial de dañar los ecosistemas de aguas profundas y propagar la contaminación de columnas cargadas de metales pesados. [42] Los críticos han pedido moratorias [43] [44] o prohibiciones permanentes. [45] Las campañas de oposición consiguieron el apoyo de algunas figuras de la industria, incluidas empresas que dependen de los metales en cuestión. Algunos países individuales con depósitos significativos dentro de sus zonas económicas exclusivas (ZEE) están explorando el tema. [46] [47]
A partir de 2021, la mayoría de la minería marina utiliza operaciones de dragado a profundidades de unos 200 m, donde abunda arena, limo y lodo para fines de construcción , junto con arenas ricas en minerales que contienen ilmenita y diamantes. [48] [49]Algunas canciones infantiles incluyen elementos como "Hay un agujero en el fondo del mar" o "Un marinero se hizo a la mar... pero todo lo que pudo ver fue el fondo del profundo mar azul".
En el fondo del mar y bajo él se encuentran yacimientos arqueológicos de interés histórico, como naufragios y ciudades hundidas. Este patrimonio cultural subacuático está protegido por la Convención de la UNESCO sobre la Protección del Patrimonio Cultural Subacuático . La Convención tiene por objeto prevenir el saqueo y la destrucción o pérdida de información histórica y cultural proporcionando un marco jurídico internacional. [50]
Seguimos la convención de metros por debajo del fondo marino (mbsf) del Programa de Perforación Oceánica (ODP)
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Disponible bajo CC BY 4.0.
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