Svarta havets gift bevarar skeppsvrak i perfekt skick

Världens äldsta fartyg har hittats i ett fantastiskt skick på Svarta havets botten, där ett dött och syrefritt vatten kapslat in vraket i en tidsficka. Nu har robotar med 3D-skannrar, sonar och djuphavskameror belyst den extrema miljöns födelse.

Åror skär taktfast genom Svarta havets grå havsyta. Det 23 meter långa, grekiska handelsfartyget med 15–25 man ombord är lastat med oljekrus och kryddor som ska säljas i de oberoende kolonierna och staterna längs kusten i det isolerade havet öster om Medelhavet.

Sjömännens drömmar om en bra handel går dock om intet när det blåser upp till storm på Svarta havet och stora vågor piskar in över träfartyget. Besättningen ror för livet, men 80 kilometer från den bulgariska kuststaden Burgas får de ge upp.

Handelsfartyget kantrar och går till botten där det sedan dess fallit i glömska – tills nu.

Floderna Donau, Dnestr, Dnepr, Don och Kuban leder varje år ut 354 kubikkilo-meter färskvatten i Svarta havets toppskikt. Nere i djupet är vattnet syrefritt och saknar i princip helt liv, vilket paradoxalt nog beror på det näringsrika flodvattnet.

© Shutterstock

Under ett treårigt forskningsprojekt fick arkeologer på hösten 2017 syn på det i stort sett oskadda vraket som ligger som en fastfrusen ögonblicksbild på Svarta havets botten.

Ett kol 14-prov avslöjade att fartyget seglade för minst 2 400 år sedan, då det peloponnesiska kriget rasade mellan Aten och Sparta. Därmed är fartyget det äldsta intakta vrak som någonsin har hittats, men otroligt nog ser det ut att ha sjunkit i går.

Hela 66 vrak hittades under den tre år långa forskningsexpeditionen och fartygens välbevarade ornament, tågverk och konstruktion skriver nya kapitel om antikens båtbyggande, vilket tidigare har uttolkats från avbildningar på exempelvis vaser.

Viktigast av allt är att fynden med hittills aldrig skådad tydlighet demonstrerar effekten av Svarta havets extrema förhållanden som ingen tidigare vetat hur de uppstod.

Med undervattensrobotar har forskningsexpeditionen hittat hemligheten bakom Svarta havets födelse.

Djuphavsexpedition avslöjar Svarta havets hemligheter

Ett ombyggt oljefartyg och en stor mängd undervattensfarkoster utgjorde kärnan i världens största maritima arkeologiprojekt.

Stor expedition utforskade födelse

2015 seglade 70 undervattensarkeologer, geologer och ingenjörer från 15 länder för första gången runt Svarta havet för att kartlägga över 2 000 kvadratkilometer av havsbotten.

Forskningsprojektet hette Black Sea Maritime Archaeology Project – Black Sea MAP – vars överordnade uppdrag var att undersöka hur stigande havsvattennivåer efter den senaste istiden för 12.000 år sedan påverkade och översvämmade tidiga civilisationer runt Svarta havet.

Syftet med Black Sea MAP:s mycket omfattande kartläggning av Svarta havets botten var bland annat att hitta förklaringen på hur och hur snabbt Svarta havet uppstod och blev det skiktade, syrefattiga och till och med giftiga hav det är i dag.

90 procent av Svarta havet är en stor, stillastående, syrefri och giftig zon.

Högst överraskande bjöd undersökningarna på en oväntad arkeologisk bonus.

Under hösten 2016 offentliggjorde Black Sea MAP fynden av 40 ofattbart välbevarade fartygsvrak på havsbotten utanför Bulgarien. Fartygens tidsåldrar sträckte sig över tusen år från det Bysantinska riket på 900-talet till det Ottomanska riket som bestod fram till 1900-talet.

Projektet kulminerade dock först på allvar hösten 2017 under den tredje och sista expeditionen, då konturerna av ett 23 meter långt fartyg dök upp nere i havsdjupet.

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

© Black Sea MAP/EEF Expeditions

Robotar kartlade havsbotten i 3D

Projektets arkeologer kunde med egna ögon se fartygsvraken dyka upp på havsbotten ombord på Black Sea MAPs forskningsfartyg Stril Explorer. Från fartygets däck kunde forskarna via en datorskärm följa hur två fjärrstyrda undervattensfarkoster utforskade djupet.

Dessa ROV:er (Remotely Operated Vehicles) hade starka lampor, HD-kameror och avancerad sonarutrustning som via akustiska signaler kartlade havsbotten med millimeterprecision. ”Det kändes som att resa tillbaka i tiden”, sa arkeologen Helen Farr om att följa utforskningen.

Omkring två kilometer under Svarta havets yta upptäckte en undervattensrobot, Survey Interceptor, ett 23 meter långt vrak. En liten bit av fartyget togs upp till ytan för att forskarna skulle kunna göra ett kol 14-test som fastställer träets ålder.

Svarta havet utforskades med robotar som led i ett av historiens största undervattensarkeologiska projekt.

© Reach Subsea

Vid en kol 14-datering undersöks sönderfallet av den instabila radioaktiva versionen av kol, 14C, som finns i organiskt material som skelett och trä. Organismen tar löpande upp nytt 14 C medan den lever, men när den dött – i det här fallet när träet fällts – sker bara sönderfall.

I processen omvandlas radioaktiva kolatomer till de stabila kväveatomerna 14N. Antalet 14C-atomer halveras efter 5 730 år och genom att räkna antalet atomer i provet kan forskare avgöra när organismen dog.

Kol 14-datering fastlår i bästa fall provets ålder med en osäkerhet på ett kvarts århundrade och biten från fartygsvraket visade att det var byggt av trä som fällts för drygt 2 400 år sedan, vilket gör fyndet till världens äldsta intakta fartyg.

Arkeologerna tror att fartyget är ett grekiskt handelsfartyg eftersom Svarta havet vid den här tiden var en väl trafikerad handelsväg för antikens greker, men i lika hög grad för att fartyget är förvillande likt en design som pryder olika grekiska vaser och väggmålningar från den tiden.

Mest berömd är den så kallade Sirenvasen som visar sagohjälten Odysseus bunden vid masten på ett liknande fartyg medan sirener lockar honom med sin skönsång.

Fakta

  • Namn:

    Sirenvasen, utställd på British Museum i London.

  • Höjd:

    34 centimeter.

  • Motiv:

    Odysseus bunden vid masten på ett grekiskt fartyg.

  • Betydelse:

    Vasen har en av få avbildningar av dessa fartyg.

Trots sin ålder var mast, roder och roddarbänkarna intakta på vraket, som låg på sidan på havsbotten. ROV:ens tre kameror tog tusentals högupplösta bilder som senare sattes ihop till en sammansatt 3D-bild av vraket.

Svarta havet är en tidsmaskin

De gamla grekerna kallade Svarta havet för Pontos axeinos – det ogästvänliga havet. På den tiden kom namnet sannolikt från de plötsliga stormarna och täta dimbankarna som ofta dyker upp i området.

Black Sea MAP betonar dock att grekernas beskrivning i hittills okänd grad också täcker de förhållanden som råder under havsytan.

Sandmaskar, termiter, kolätande bakterier och inte minst syre äter sig i de flesta andra hav snabbt igenom skrovet så att träfartyg på mindre än 100 år har försvunnit helt. I Svarta havet ligger skeppen dock ostörda och skyddade i en steril tidsficka av ogästvänlig kemi.

Svarta havet innehåller inget syre från cirka 200 meters djup och ned. Tvärtom har djupet världens högsta koncentration av dödligt giftigt svavelväte. Därför lever bara några få mikroorganismer här, vilket gör havsbotten till en perfekt grav för vrak.

Forskningsledaren Jon Adams visar upp en 3D-printad modell av ett av projektets vrak.

© David Parry/PA Wire/Ritzau Scanpix

Tidsfickan beror på att Svarta havet via Bosporensundet är förbundet med Medelhavet. Sundet är en drygt 33 kilometer lång ränna som går rakt genom Turkiets största stad, Istanbul. Som smalast är sundet bara 750 meter brett medan vattendjupet aldrig överstiger 110 meter.

Därför styrs Svarta havet av en effektiv ventil som i huvudsak genomströmmas av cirka 385 kubikkilometer bräckt vatten från Svarta havet, bildat av blandat saltvatten och färskvatten från floder medan bara 175 kubikkilometer saltvatten från Medelhavet strömmar åt motsatt håll varje år. Eftersom vattnets densitet ökar i takt med salthalten ligger det bräckta vattnet alltid överst.

Resten av vattnet i Svarta havet står helt stilla och byts aldrig ut. Utan cirkulation av friskt vatten och därmed tillförsel av syre har drygt 90 procent av Svarta havet blivit en syrefri zon nästan helt utan liv.

Giftig miljö bevarar historien

Det finns inga termiter, sandmaskar eller bakterier som äter trä i den stora, syrefria zonen i Svarta havets djup. Därför kan sjunkna fartygsvrak ligga helt ostörda på havsbotten i tusentals år tack vare vattnets skiktning och en sulfatätande bakterie som förgiftar vattnet så att inga andra organismer kan överleva där nere.

Smalt sund utgör Svarta havets enda ventil

Svarta havet innehåller cirka 547.000 kubikkilometer vatten och Bosporensundet – max 750 meter brett och 110 meter djupt – är det enda utloppet. Här passerar en överliggande ström av bräckt vatten – blandat flod- och saltvatten – en underliggande ström av saltvatten från Medel-havet. Den smala passagen gör att bara cirka 0,14 procent av Svarta havets vatten byts ut varje år.

Skillnad i vattnets densitet ger en tydlig skiktning

Bräckt vatten och saltvatten skiktas i Svarta havet eftersom koncentrationen av tyngre saltmolekyler ger vattnet olika densitet. De översta 100 meterna har en salthalt på 1,7–1,8 procent. På bara några meter stiger salthalten till 2,1 procent. Skillnaden ger en barriär som förhindrar att skikten blandas. Djupet får därför inget nytt syre uppifrån.

Bakterier utrotar allt liv med giftiga gaser

Till en början fanns syre i vattnet i djupet, men under tusentals år har mikroorganismer konsumerat syret för att bryta ned näring. I stället fick bakterierna gå över till att skala bort syreatomer från sulfat, som då tar upp väte och bildar giftigt svavelväte. Giftet har utrotat allt liv på botten, med undantag för några få seglivade bakteriearter.

Att miljön bevarar fynd så länge kom ändå som en överraskning. ”Att hitta ett helt intakt fartyg från antiken på över två kilometers djup hade jag aldrig trott skulle vara möjligt”, sa forskningsledaren Jon Adams när Black Sea MAP offentliggjorde fyndet i slutet av 2018.

Borrprover testar galen teori

Utöver världens äldsta vrak hittade Black Sea MAP även 65 andra välbevarade vrak från flera olika tidsperioder. Egentligen hade forskningsprojektet till syfte att dammsuga havsbotten efter information som kunde belysa Svarta havets ursprung.

Genom att ta över 400 borrprover av bottenskikten kunde forskarna analysera sig fram till när och hur Svarta havet bildades. Deras prover skulle bekräfta eller motbevisa en omdiskuterad teori.

1998 påstod de två amerikanska geologerna William Ryan och Walter Pitman att en naturkatastrof skapade Svarta havet. Teorin hävdade att det efter istiden dagligen vällde in 40 kubikkilometer av Medelhavets salta vatten genom Bosporensundet, motsvarande genomströmningen från 200 Niagarafall.

Under 300 dagar översvämmade vattnet en frodig slätt runt en ny insjö av smältvatten från istidens glaciärer och skapade i stället ett hav av isolerat och stillastående saltvatten.

Kustlinjen runt sjön drog sig cirka en och en halv kilometer längre inåt land varje dag medan dåtidens befolkning blev tvungen att flytta.

”Att hitta ett helt intakt fartyg från antiken på över två kilometers djup hade jag aldrig trott skulle vara möjligt”
Forskningsledaren Jon Adams

Berättelsen om översvämningen fördes enligt geologerna vidare från generation till generation innan den på 900-talet före Kristus nedtecknades i gamla testamentet som historien om Noas ark och syndafloden.

När arkeologer från Black Sea MAP borrade sig ned och drog upp kärnor från allt större djup på havsbotten rörde de sig samtidigt ned genom havets skapelse-historia. De olika lagren från olika platser på havsbotten kan dateras med hjälp av sediment – avlagringar av lösa partiklar.

Sedimenten kan ge forskarna massor av data om forntidens klimat, havsvattnets temperatur, ändringar i globala havsströmmar, vattnets salthalt och vattenståndet – och därigenom beskriva hur Svarta havet bildats.

Havsbottens skatter återskapades som 3D-modeller

Forskarna placerade tusentals bilder ovanpå skanningar av sina fynd. Med hjälp av mjukvara smältes bilder och skanningar samman till 3D-figurer som kunde studeras från olika vinklar på en dator.

Syndaflodsteori lades på hyllan

Havsbottenproverna togs med hjälp av borrningar från Stril Explorer och skickades sedan på analys hos British Ocean Sediment Core Research Facility. De daterade sedimenten med en ITRAX-kärnskanner som bombarderar sedimentkärnan med röntgenstrålar.

Röntgen tvingar atomer i sedimentet att avge så kallad fluorescensstrålning som fångas upp av en detektor och omvandlas till en digital signal som forskare sedan kan analysera.

Innehållet av grundämnen, som kalium, kalcium och magnesium, i sedimentkärnan beskriver varsin liten bit av klimatet. Magnesium finns bland annat i saltvatten och genom analys av koncentrationen av grundämnet i olika sedimentkärnor kunde forskarna se när saltvattnet från Medelhavet började sprida sig i Svarta havet och hur lång tid det tog att fylla bassängen.

Den kontroversiella syndaflodsteorin som länge florerat om Svarta havets födelse avfärdas av forskarna från Black Sea MAP. Forskarna har fortfarande många borrkärnor att gå igenom, men redan nu kan man se att Bosporensundet översvämmades gradvis av Medelhavet över tusentals år från cirka 16 000–10 000 år före Kristus.

Trots att Svarta havet inte bildades genom en gigantisk översvämning fick det höjda vattenståndet allteftersom ändå stora konsekvenser för de invånare som bodde längs kusterna.

Boplats blev museiföremål

Strax innan projektet avslutades 2017 fann forskarna ombord på Stril Explorer det de ursprungligen stävat ut för att hitta. På botten av en tidigare dal utanför Bulgariens kust låg en bronsåldersboplats som mellan 3000 och 1200 år före Kristus över-svämmades av Svarta havet.

Genom att skicka en kraftig akustisk signal ned genom de översta lagren fann arkeologerna bland annat rester av virke, keramik och eldstäder 2,5 meter under havsbotten.

Variationer i reflektionen av ljudvågorna avslöjade olika föremål som låg begravda i leran. Dalen blev sedan förankringsplats och hamn för fartyg.

Blixtsnabb undervattensrobot kastar nytt ljus över havsbotten

Med en toppfart på 15 kilo-meter i timmen är under-vattensroboten Survey Interceptor tre gånger snabbare än alla konkurrenter. Roboten är en ROV, Remotely Operated Vehicle, som har skannat havsbotten längs 1 250 kilometer i Svarta havet. Farten ställer höga krav på instrumenten som ska kunna behandla data i ROV:ens tempo.

800 Ljudsignaler avbildar havsbotten

ROV:en skickar ned ljudvågor från en flerstrålig sonar mot havsbotten. Där reflekteras signalen och fångas sedan upp som 800 individuella punkter. Tiden och styrkan på den reflekterade signalen avslöjar ytans höjdskillnad och hårdhet samt eventuella föremål.

Pinger skalar havsbotten i lager

Med en så kallad pinger hittar ROV:en bland annat gamla bosättningar upp till 2,5 meter under havsbotten. Pingern avger en akustisk signal med hög frekvens som reflekteras från djupare lager. Både pinger och sonar ligger främst i ROV:en för att inte störas av propellerljud.

Lasermätningar och foton ger 3D-modeller

För att återge havsbotten så detaljerat som möjligt är ubåten Survey Interceptor utrustad med tre ultra-HD-kameror som tar tusentals bilder i åtta-tio gånger högre upplösning än traditionell HD-video. Samtidigt mäter en laserskanner havsbottens form på olika djup med miljontals punkter som därefter kan läggas ovanpå bilderna. En program-vara jämför bilderna och data från skannrar till 3D-modeller av exempelvis ett fartygsvrak med hjälp av så kallad fotogrammetri. Sex LED-spotlights och en stroboskoplampa säkerställer att bilderna som tas i djupet, oftast tagna cirka fem meter över havsbotten, har tillräcklig skärpa.

När Svarta havet under flera tusen år fylldes och omvandlade området skapades en unik tidsficka medan den översta delen av havet blev regionens skafferi. Den översta syrerika delen av havsytan har historiskt sett varit full av liv och innehåller i dag 180 fiskarter. Locket av näringsrikt färskvatten var paradoxalt nog också den faktor som efter hand kvävde allt liv i djupet.

När näringsrikt vatten från floderna strömmade ut i saltvattnet i Svarta havet använde bakterierna det upplösta syret i vattnet till att oxidera näringsämnena så att de kunde tas upp. När allt syre var slut började organismerna skala syreatomer från havsvattnets sulfater, vilka i stället bildade den dödliga cocktailen giftigt svavelväte som sedan utraderade allt liv i Svarta havet.

Nu tyder mycket på att det syrefattiga vattnet i djupet på sikt kan ta över hela Svarta havet. De senaste 60 åren har övre skiktet enligt vissa forskare krympt från 140 till 90 meters djup. Förändringen kan bland annat sätta stopp för regionens redan hårt pressade fiske, men i gengäld kan det slutföra världens största museimonter.

Läs också:

Klimatförändringar

Ny rapport: London och Bangkok bekämpar vattenmassorna 2050

4 minuter
Naturen

Hotade arter slår sig tillbaka

2 minuter
Miljö

När dog Döda havet?

2 minuter
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!