Sortehavets gift fastfryser skibsvrag i perfekt stand

Verdens ældste skib er fundet i sublim stand på Sortehavets bund, hvor døde, iltfrie kemiske forhold indkapsler vraget i en tidslomme. Nu har robotter med 3D-skannere, sonar og dybhavskameraer kastet lys over det ekstreme miljøs fødsel.

Årer hugger sig taktfast ned i Sortehavets grå havoverflade. Det 23 meter lange, græske handelsskib med 15-25 mand ombord er lastet med oliekrukker og krydderier, som skal sælges i de uafhængige kolonier og bystater langs med kysten i det isolerede hav nær Middelhavets østlige ende.

Men sømændenes drømme om en god handel brister, da et stormvejr pisker Sortehavet op og sender frådende bølger ind over træskibet.

Besætningen ror på livet løs, men 80 kilometer fra den bulgarske kystby Burgas må de give op. Kaskaderne kæntrer handelsskibet, som synker til bunds og ned i glemsel i havets dyb. Indtil nu.

Fem floder – Donau, Dnestr, Dnepr, Don og Kuban – leder hvert år 354 km3 ferskvand ud i Sortehavets toplag. Nede i dybet hersker en iltfri og død zone, stort set fri for liv, der paradoksalt nok skyldes det næringsholdige flodvand.

© Shutterstock

Under et treårigt forskningsprojekt faldt arkæologer i efteråret 2017 over det stort set uskadte vrag, der ligger som et fastfrosset øjebliksbillede på Sortehavets bund.

En kulstof-14-prøve røbede, at skibet sejlede for mindst 2400 år siden, mens den peloponnesiske krig rasede mellem Athen og Sparta. Dermed er skibet det ældste intakte vrag, der nogensinde er fundet, men utroligt nok ser det ud, som om det sank i går.

Hele 66 vrag dukkede op under den tre år lange forskningsekspedition, og skibenes velbevarede ornamentik, tovværk og konstruktion skriver nye kapitler om antikkens bådbyggeri, som tidligere er blevet tolket ud fra afbildninger på fx vaser.

Men vigtigst af alt demonstrerer fundene med hidtil uset klarhed effekten af Sortehavets ekstreme forhold, som ingen før nu har vidst, hvordan opstod.

Bevæbnet med undervandsrobotter har forskningsekspeditionen i dybet fundet hemmeligheden bag Sortehavets fødsel.

Dybhavsekspedition afslører Sortehavets hemmeligheder

Et ombygget olieskib og en flåde af undervandsfartøjer udgjorde kernen i verdens største, maritime arkæologiprojekt.

Stor ekspedition udforskede fødsel

I 2015 stævnede 70 undervandsarkæologer, geologer og ingeniører fra 15 lande for første gang ud for at sejle Sortehavet tyndt og kortlægge mere end 2000 km2 af havbunden.

Forskningsprojektet hed Black Sea Maritime Archaeology Project – forkortet Black Sea MAP – hvis overordnede mission var at finde svar på, hvordan havvandsstandsstigninger efter den seneste istid for ca. 12.000 år siden påvirkede og oversvømmede tidlige civilisationer omkring Sortehavet.

Formålet med Black Sea MAP’s yderst omfattende kortlægning af Sortehavets bund var blandt andet at finde forklaringen på, hvordan og hvor hurtigt Sortehavet opstod og blev det lagdelte, iltfattige og sågar giftige hav, der eksisterer i dag.

90 procent af Sortehavet er én stor, stillestående, iltfri og giftig zone.

Men højst overraskende bød undersøgelserne på en uventet arkæologisk bifangst.

I efteråret 2016 offentliggjorde Black Sea MAP fundene af foreløbig 40 ufattelig velbevarede skibsvrag på havbunden ud for Bulgarien. Skibenes tidsaldre strakte sig over tusind år fra Det Byzantinske Rige i 900-tallet til Osmannerriget, der bestod frem til 1900-tallet.

Projektet kulminerede dog først for alvor på den tredje og sidste ekspedition i efteråret 2017, da konturerne af et 23 meter langt skib tonede frem fra dybet.

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

© Black Sea MAP/EEF Expeditions

Robotter kortlagde havbund i 3D

Projektets arkæologer oplevede ved selvsyn skibsvragene dukke op på havbunden ombord på Black Sea MAP’s forskningsskib Stril Explorer. Fra skibets dæk kunne forskerne på en computerskærm følge deres to fjernstyrede undervandsfartøjer udforske dybet.

Disse remotely operated vehicles, eller ROV’er, var udstyret med stærke lygter, HD-kameraer og avanceret sonarudstyr, der kortlagde havbunden millimeterpræcist med akustiske signaler.

“Det føltes som at rejse tilbage i tiden,” udtalte arkæolog Helen Farr om at følge udforskningen.

Omkring to kilometer under Sortehavets overflade fandt den ene undervandsrobot, Survey Interceptor, et 23 meter langt vrag. En lille stump af skibet blev hentet op til overfladen, så forskerne kunne lave en kulstof-14-prøve for at fastslå træværkets alder.

Sortehavet blev bl.a. udforsket med robotter, som led i et af de største undervandsarkæologiske projekter i historien.

© Reach Subsea

En kulstofdatering undersøger henfaldet af den ustabile, radioaktive version af kulstof, 14C, der findes i organisk materiale som knogler og træ. Organismen optager løbende nyt 14C, mens den er i live, men fra dødsøjeblikket – i dette tilfælde da træet blev fældet – sker der kun henfald.

I processen bliver de radioaktive kulstofatomer omdannet til de stabile kvælstofatomer, 14N. Antallet af 14C-atomer halveres efter 5730 år, og ved at tælle antallet af atomerne i prøven kan forskere afgøre, hvornår organismen døde.

Kulstofdatering fastslår i bedste fald prøvens alder med en usikkerhed på et kvart århundrede, og stumpen fra skibsvraget viste, at det var bygget af træ fældet omkring det fjerde århundrede f.Kr., hvilket gør fundet til verdens ældste intakte skib.

Arkæologerne vurderer skibet til at være et græsk handelsskib, fordi Sortehavet på det tidspunkt var en travl handelsrute for antikkens grækere, men i lige så høj grad, fordi skibet til forveksling ligner et design, der pryder enkelte græske vaser og vægmalerier fra den tid.

Mest berømt er den såkaldte Sirenevase, der viser sagnhelten Odysseus bundet til masten på et lignende skib, mens sirener lokker ham til med deres skønsang.

Fakta

  • Navn:

    Siren Vase, udstillet på British Museum i London.

  • Højde:

    34 centimeter.

  • Motiv:

    Sagnhelten Odysseus bundet til masten på et græsk skib.

  • Betydning:

    Vasen udgør én af få afbildninger af denne type skib.

På trods af alderen var mast, ror og robænke alle intakte på vraget, der lå på siden på havbunden. ROV’ens tre kameraer tog tusindvis af højopløselige billeder, som senere blev forenet i ét samlet 3D-portræt af vraget.

Sortehavet har skabt tidsmaskine

De gamle grækere kaldte Sortehavet Pontos axeinos – det ugæstmilde hav. Dengang gik navnet formentlig på de pludselige storme og tætte tågebanker, som plager området.

Black Sea MAP understreger dog, at grækernes beskrivelse i hidtil ukendt grad også dækker forholdene, der hersker under havoverfladen.

Sandorme, termitter, kulstof-ædende bakterier og ikke mindst ilt æder sig i langt de fleste andre have hastigt gennem skroget, så træskibe i løbet af 100 år er fuldstændig forsvundet. Men i Sortehavet ligger skibene uforstyrret og beskyttet i en steril tidslomme af ugæstfri kemi.

Sortehavet indeholder ingen ilt fra ca. 200 meters dybde og nedefter. Tværtimod skvulper verdens højeste koncentration af dødelig giftige svovlbrinte rundt i dybet. Derfor lever her kun ganske få mikroorganismer, hvilket gør havbunden til en ideel gravplads for skibsvrag.

Forskningsleder Jon Adams fremviser en 3D-printet model af et af projektets vrag.

© David Parry/PA Wire/Ritzau Scanpix

Tidslommen eksisterer, fordi Sortehavet via Bosporusstrædet er forbundet til Middelhavet. Strædet er en godt 33 kilometer lang rende, der skærer sig igennem Tyrkiets største by, Istanbul. På de smalleste steder er renden blot 750 meter bred, mens vanddybden aldrig overstiger 110 meter.

Derfor er Sortehavet styret af en effektiv ventil, som primært gennemstrømmes af ca. 385 km3 brakvand fra Sortehavet, dannet af blandet saltvand og ferskvand fra tilstrømmende floder, mens kun 175 km3 saltvand fra Middelhavet strømmer den modsatte vej hvert år. Fordi vandets massefylde stiger i takt med saltindholdet, vil brakvandet altid lægge sig i toppen.

Resten af vandet i Sortehavet står fuldstændig stille og bliver aldrig udskiftet. Den manglende cirkulation af frisk vand og dermed tilførelsen af ilt har forvandlet godt 90 procent af Sortehavet til en iltfri zone fri for næsten alle former for liv.

Giftigt miljø holder liv i fortiden

Termitter, sandorme og træædende bakterier er fuldstændig fraværende i den store, iltfrie zone i Sortehavets dyb. Derfor kan nedsunkne skibsvrag ligge fuldstændig uforstyrrede på havbunden i flere årtusinder takket være vandets lagdeling og en sulfatædende bakterie, der forgifter vandet, så ingen andre organismer kan overleve.

Snævert stræde udgør Sortehavets eneste ventil

Sortehavets bassin rummer ca. 547.000 km3 vand, der kun kan slippe ud ved det maks. 750 meter brede og 110 meter dybe Bosperusstræde. Her passerer en overliggende strøm af brakvand – blandet flod- og saltvand – en underliggende strøm af saltvand fra Middelhavet. Den smalle passage medfører, at kun omkring 0,14 pct. af Sortehavets vand bliver udskiftet hvert år.

Forskelle i vandets massefylde skaber skarp lagdeling

Brakvandet og saltvandet lægger sig i Sortehavet i lag, fordi koncentrationen af tungere saltmolekyler giver vandet forskellige massefylder. De øverste godt 100 meter vand består af 1,7-1,8 pct. salt. Derunder stiger saltindholdet på få meter til 2,1 pct. Forskellen danner en barriere, der forhindrer lagene i at blande sig. Dybet får derfor ikke ny ilt oppefra.

Bakterier udrydder alt liv med giftige gasser

Oprindeligt var vandet i dybet iltholdigt, men mikroorganismer opbrugte over tusinder af år ilten til at nedbryde næring, der sivede ned fra toplagene. I stedet gik bakterier over til at skrælle oxygen-atomer af sulfat, som derfor optog brint og dannede giftig svovlbrinte. Giften har udryddet alt liv på bunden med undtagelse af få sejlivede bakteriearter.

Men at miljøet bevarer fund så længe, kom alligevel som en overraskelse. “At finde et fuldstændig intakt skib fra antikken på mere end to kilometers dybde havde jeg aldrig troet ville være muligt,” udtalte forskningsleder Jon Adams, da Black Sea MAP offentliggjorde fundet sidst i 2018.

Boringer skulle teste vild teori

Black Sea MAP fandt ud over verdens ældste skibsvrag 65 andre velbevarede vrag fra vidt forskellige tidsperioder. I virkeligheden skulle forskningsprojektet dog støvsuge havbunden for informationer, som kunne kaste lys over Sortehavets oprindelse.

Ved at tage mere end 400 boreprøver af bundlagene kunne forskerne analysere sig frem til, hvornår og hvordan Sortehavet blev til. Deres prøver skulle be- eller afkræfte en omdiskuteret teori.

I 1998 argumenterede de to amerikanske geologer William Ryan og Walter Pitman for, at Sortehavet opstod af en naturkatastrofe. Teorien hævdede, at der efter istiden dagligt fossede 40 km3 af det salte vand fra Middelhavet gennem Bosporusstrædet, svarende til gennemstrømningen fra 200 Niagara-vandfald.

Vandet oversvømmede i løbet af 300 dage en frodig slette omkring en fersk indsø af smeltevand fra istidens gletsjere og skabte i stedet et hav af isoleret og stillestående saltvand. Kystlinjen omkring søen rykkede ca. halvanden kilometer længere ind i landet hver dag, mens datidens befolkning blev tvunget til at flytte.

“At finde et fuldstændig intakt skib fra antikken på mere end to kilometers dybde havde jeg aldrig troet ville være muligt.”
Forskningsleder Jon Adams.

Fortællingen om oversvømmelsen blev ifølge geologerne overbragt fra generation til generation, før den i 900-tallet f.Kr. blev nedfældet i Det gamle testamente som beretningen om Noas ark og syndfloden.
Da arkæologer fra Black Sea MAP borede sig ned og trak kerner op fra større og større dybder på havbunden, bevægede de sig samtidig ned igennem et arkiv over havets skabelseshistorie.

De forskellige lag fra forskellige steder på havbunden kan dateres ved hjælp af sedimenter, som er aflejringer af løse partikler. Sedimenterne kan røbe et væld af oplysninger om fortidens klima, havvandets temperatur, ændringer i globale havstrømme, vandets saltholdighed og vandstandens højde – og derigennem kan de tegne Sortehavets dannelse.

Havbundens skatte blev genopført som 3D-modeller

Forskerne lagde tusindvis af billeder ovenpå scanninger af deres fund. Software smeltede billeder og scanninger sammen til 3D-figurer, som kunne studeres fra alle vinkler på en computer.

Syndflodsteori blev skudt i sænk

Havbundsprøverne blev taget ved hjælp af boringer fra Stril Explorer og blev efterfølgende sendt til analyse hos British Ocean Sediment Core Research Facility. De daterede sedimenterne med en ITRAX-kerneskanner, som fungerer ved at bombardere sedimentkernen med røntgenstråler.

Røntgen tvinger atomer i sedimentet til at afgive en såkaldt fluorescensstråling, som en detektor opfanger og omdanner til et digitalt signal, som forskere kan analysere.

Indholdet af grundstoffer som fx kalium, kalcium og magnesium i sedimentkernen beskriver hver især en lille flig af klimaforholdene. Magnesium findes fx i saltvand, og ved at analysere koncentrationen af grundstoffet i forskellige sedimentkerner kunne forskerne se, hvornår saltvandet fra Middelhavet begyndte at brede sig i Sortehavet, og hvor lang tid det tog at fylde bassinet op.

Den kontroversielle syndflodshypotese, som i årtier har floreret om Sortehavets fødsel, skyder forskerne fra Black Sea MAP endegyldigt ned.

Forskerne arbejder sig stadig igennem deres stak af sedimentkerner, men deres hidtidige resultater viser, at Middelhavets oversvømmelse af Bosporusstrædet skete gradvist over tusinder år fra omkring 16.000-10.000 år f.Kr.

Men selvom Sortehavet ikke blev dannet af en gigantisk oversvømmelse, fik vandstandsstigningerne over tid alligevel store konsekvenser for de befolkninger, der boede langs kysterne.

Boplads blev museumsgenstand

Kort før projektets afslutning i 2017 fandt forskerne ombord på Stril Explorer det, de oprindeligt stævnede ud for at finde. På bunden af en tidligere dal ud for Bulgariens kyst lå en bosættelse fra bronzealderen, der mellem 3000 og 1200 f.Kr. blev oversvømmet af Sortehavet.

Arkæologerne fandt blandt andet rester af tømmer, keramik og ildsteder 2,5 meter under havbunden ved at sende et kraftigt akustisk signal ned gennem de øverste lag. Variationer i refleksionen af lydbølgerne røbede de forskellige genstande, der lå begravet i mudderet. Dalen blev siden en forankringsplads og havn for skibe.

Lynhurtig undervandsrobot kaster nyt lys over havbunden

Med en topfart på 15 km/t er undervandsrobotten Survey Interceptor tre gange hurtigere end alle konkurrenter. Robotten er en ROV, remotely operated vehicle, der har skannet havbunden langs en rute på 1250 kilometer i Sortehavet. Farten stiller høje krav til instrumenterne, der skal kunne behandle data i ROV’ens tempo.

800 lydsignaler tegner havbunden

ROV’en sender 20 meter fra havbunden lydbølger fra en multistrålesonar nedad. På bunden reflekteres signalet og opfanges som 800 individuelle punkter af sonaren. Tiden og styrken på det reflekterede signal sladrer om overfladens højdeforskelle, hårdhed og evt. genstande.

Pinger skræller lag af havbunden

Med en såkaldt pinger finder ROV’en fx forladte bosættelser op til 2,5 meter under havbunden. Pingeren udsender et akustisk signal i en høj frekvens, som trænger ned og reflekterer dybere lag. Både pinger og sonar ligger forrest i ROV’en, så lyd fra skruerne ikke forstyrrer signalerne.

Lasermålinger og fotos danner 3D-modeller

For at gengive havbunden i så mange detaljer som muligt er ubåden Survey Interceptor udstyret med tre ultra-HD-kameraer, der tager tusindvis af billeder i otte-ti gange højere opløsning end traditionelt anvendt HD-video. Samtidig opmåler en laserskanner havbundens rumlige form i forskellige dybder som skyer af millioner af punkter, som derefter kan lægges oven på billederne. En software sammenføjer billederne og data fra skanneren til 3D-modeller af fx et skibsvrag ved hjælp af en teknik, der kaldes fotogrammetri. Seks LED-spots og en stroboskoplampe sikrer skarpe billeder i dybet, typisk taget fem meter over havbunden.

Da Sortehavet hen over flere tusind år blev fyldt op og omdannede området, skabte det en unik tidslomme, mens den øverste del af havet blev regionens spisekammer. De øverste iltrige lag af havoverfladen har historisk set været fulde af liv og indeholder i dag 180 fiskearter. Men låget af næringsholdigt ferskvand var paradoksalt nok den faktor, der over tid kvalte alt liv i dybet.

Når næringsholdigt vand fra floderne strømmede ud i saltvandet i Sortehavet, brugte bakterierne den opløste ilt i vandet til at oxidere – ilte – næringsstofferne, så de kunne optages. Da alt ilten var væk, begyndte organismerne at skrælle oxygen-atomer af havvandets sulfater, som i stedet dannede den drabelige cocktail af giftige svovlbrinte, som siden har udraderet alt liv i Sortehavet.

Nu tyder meget på, at det iltfattige vand i dybet på sigt kan overtage hele Sortehavet. De seneste 60 år er toplaget ifølge visse forskere svundet ind fra 140 til 90 meters dybde. Forandringen kan blandt andet sætte en stopper for regionens i forvejen hårdt prøvede fiskeri, men til gengæld vil verdens største museumsmontre være komplet.

Læs også:

hulemalerier
Fortidsmennesker

Hulemalerier er blandt verdens ældste

0 minutter
Sanskrit
Sprog

Hvilket sprog er verdens ældste?

2 minutter
Evolution
Fortidsdyr

SENSATION: Forskere afslører verdens ældste gener

5 minutter
Mest populære

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!