Den, kdy lidstvo dosáhlo dna: Drtivý tlak vody dlouho zabraňoval průzkumu mořských hlubin
Roku 1960 už badatelé a dobrodruzi stanuli na nejnepřístupnějších místech naší planety: přešli napříč kontinenty, byli na obou pólech i na nejvyšší hoře. Hlubiny oceánu střežené drtivým tlakem jim však stále vzdorovaly. Teprve 23. ledna 1960 se podařilo dosáhnout i nejhlubšího místa naší planety — batyskaf Trieste pilotovaný Jacquesem Piccardem a Donem Walshem sestoupil na dno Marianského příkopu do hloubky 11 kilometrů.
Do přistání lidí na Měsíci ještě zbývalo devět let, přesto sestup na nejhlubší místo oceánu s vesmírem nejspíš trochu souvisel. Krátce předtím Sovětský svaz vypustil první umělý satelit Země a ve světovém veřejném mínění to mělo nečekaný ohlas. Američanům se dohnat náskok komunistické konkurence příliš nedařilo, ale hrot rudé propagandy se rozhodli otupit jinak: „Když vy na oběžné dráze, tak my v moři!“
Ve skutečnosti vůbec nešlo o snadný cíl. Nejspíš to bylo ještě mnohem obtížnější než připevnit na špici balistické rakety malou kouli s vysílačkou, vystřelit ji na nízkou oběžnou dráhu a nazvat ji Sputnik 1.
Nejhlubším místem oceánu je hlubina Challenger, jejíž dno se nachází v hloubce 10 936 metrů (údaje z různých zdrojů se mírně liší). Pro srovnání: nejvyšší hora světa Mt. Everest je vysoká 8848 metrů, takže by tu pohodlně celá zmizela, a ještě by nad ní k hladině zbývalo místo asi tak na jednu Sněžku s jedním Řípem navrch.
Problém ovšem není hloubka, ale tlak, jenž v ní panuje. Na dně hlubiny Challenger je přibližně tisíckrát větší než na povrchu moře, takže silou hydraulického lisu udělá šrot z každé vojenské ponorky a neodolají mu ani výzkumné miniponorky. Muselo se na to tedy jít jinak. Naštěstí jeden Švýcar už delší dobu věděl jak.
Ze stratosféry do hlubin
Profesor Auguste Piccard (1884 až 1962) by mohl být hrdinou nějaké vernovky. S vysokou vyzáblou postavou, knírem a dlouhými vlasy budil výstřední badatel pozornost všude, kde se objevil, ale ještě větší zájem vyvolávaly jeho dobrodružné nápady. Mimo jiné létal v balónu, aby měřil charakteristiky atmosféry a kosmického záření. S tím se ale nespokojil; roku 1932 nahradil otevřený balónový koš uzavřenou přetlakovou gondolou z hliníku a stal se v ní prvním člověkem, který dosáhl stratosféry.
Rekord vznikl trochu nechtěně: stratosférický balón se utrhl, když Piccard se svým asistentem Paulem Kipferem dělal úpravy v nedokončené gondole. Dramatický let 16 kilometrů nad zemí málem skončil katastrofou, to však švýcarského badatele neodradilo. Po odstranění závad na gondole se s vědeckými přístroji vydával stále výš. Při svém posledním stratosférickém výstupu dosáhl výšky 22 kilometrů – pak ale svou pozornost napřel opačným směrem: do hlubin oceánu.
Největším problémem sestupů do velkých hloubek je tlak. Nejlépe mu vzdoruje ocelové těleso ve tvaru koule, jenže i tak musí mít velmi silné stěny. Tak silné, že mu hmotnost nedovolí plavat. Badatel by v něm tedy sice možná nebyl rozdrcen, ale stejně by na dně oceánu zemřel. Americký biolog William Beebe (1877–1962) – mimochodem stejně jako Piccard vysoký a vyzáblý – se proto v takové kouli nechával spouštět do hlubin na ocelovém laně. Říkal jí batysféra. Bylo to hodně riskantní, ale stal se prvním člověkem, který na vlastní oči spatřil fantastické světélkující tvory hlubin.
Ve své knize Half Mile Down vylíčil William Beebe také dramatické momenty těchto sestupů: houpání lodi se lanem přenášelo na gondolu. Vznikaly rázy, jež hrozily přetržením lana. Společně s konstruktérem koule ing. Otisem Bartonem v srpnu 1934 Beebe dosáhl rekordní hloubky 923 metrů – ale to také byly hranice rizika, které hodlal podstoupit.
Jenže necelý kilometr pod hladinou Auguste Piccardovi nestačil, už proto, že průměrná hloubka světového oceánu je více než trojnásobná. Hlavně mu vadila riskantní a omezující závislost batysféry na nespolehlivém laně.
Podmořský balón
Auguste Piccard byl zkušený vzduchoplavec, a tak ho napadlo, že dutou ocelovou kouli by v hlubinách oceánu místo lana nesl balón. Náplní nosného tělesa ovšem nemůže být vodík jako v jeho stratosférickém balónu ani jiný plyn, protože ty jsou stlačitelné. Jako profesor přednášející fyziku však dobře věděl, že kapaliny stlačitelné nejsou. A co je ještě lepší, některé z nich jsou lehčí než voda. Patří mezi ně i snadno dostupný (a tehdy ještě velmi levný) benzín. Ten by mohl ve vodě nahradit vodík nebo hélium, zatímco obal už by netvořila pogumovaná látka, ale tenký plech.
Tak se krátce před vypuknutím druhé světové války v Piccardově hlavě vylíhla idea ponorky schopné dosáhnout jakékoliv hloubky. Dal jí označení „batyskaf“, složené z řeckých slov bathys (hluboký, hloubka) a scaf (loď). Základem byla silnostěnná ocelová koule vzdorující tlaku pro posádku, vědecký náklad a přístroje zajišťující podmínky pro život. (Dnes se místo oceli někdy používá lehčí, ale dražší titan.) Výhled umožňovala malá a velmi silná kruhová okénka z plexiskla. Gondolu nesl hydrodynamický plovák naplněný benzínem.
Piccard to popisoval jako podmořský balón, ve skutečnosti šlo spíš o podmořskou vzducholoď, protože švýcarský profesor svou ponorku opatřil také dvěma elektromotory. Stoupání a klesání se řídily vypouštěním ocelových broků ze dvou zásobníků pomocí elektromagnetů. Pokud by v elektrickém okruhu batyskafu došlo ke zkratu, magnety by zátěž přestaly držet a stroj by se automaticky vynořil. Akumulátory byly uzavřené v nádobách s olejem, takže nemusely vzdorovat tlaku.
První batyskaf dokončil profesor Piccard roku 1948. Stejně jako svůj stratosférický balón jej nazval FNRS (tentokrát s pořadovým číslem 2), podle Národního belgického fondu pro vědecký výzkum (Fonds National Belge de la Recherche Scientifique), který jeho experimenty financoval. Testy však nedopadly dobře. Při ponoru bez posádky stroj sice obstál v hloubce 1380 metrů, ale manipulace s ním na hladině byla obtížná a slabý potah plováku trhalo i nepříliš silné vlnobití. FNRS 2 také měl základní bezpečnostní nedostatek: posádka mohla do gondoly vstoupit a vystoupit z ní, jen když byl z plováku vypuštěný benzín a batyskaf jeřáb vyzvedl na palubu doprovodné lodi. V případě komplikací po vynoření by tak badatelé sice přežili drtivý tlak v hlubinách, mohli se ale udusit v gondole pár metrů pod hladinou.
Batyskaf Trieste
Zdroj peněz z belgického fondu pak vyschl. Batyskaf FNRS 2 převzalo francouzské námořnictvo, přestavělo jej a pod jménem FNRS 3 s ním dál experimentovalo. Auguste Piccard se nevzdal a hledal jiné sponzory. Roku 1952 dostal nabídku od italského přístavu Terst (Trieste), aby tu postavil lepší batyskaf, který ponese jméno města. To už nebyl sám: zdatným pomocníkem, spolupracovníkem, pilotem batyskafu a později i pokračovatelem jeho díla se stal syn Jacques Piccard (1922–2008).
Trieste se od FNRS 2 podstatně lišil. Plovák byl větší, hydrodynamičtější a pevnější, aby doprovodná loď nemusela batyskaf nést na palubě, ale mohla ho vléct. Posádka do gondoly vstupovala až těsně před ponorem šachtou vedoucí skrz plovák. Ta se pak naplnila vodou, kterou z ní po vynoření zase vyhnal stlačený vzduch. Tak mohli lidé po výstupu na hladinu gondolu hned zase opustit. Délka plováku (a tedy maximální rozměr batyskafu Trieste) činila 15 metrů.
Pamětníci těch heroických časů, kdy lidstvo dobývalo poslední bílá místa planety a chystalo se do vesmíru, si možná ještě vzpomenou na charakteristické černé pruhy zdobící Trieste na novinových snímcích. Auguste Piccard musel novinářům často vysvětlovat, že tam nejsou proto, aby se batyskaf podobal zebře. Označovaly místa, kde byl trup zpevněn přepážkami oddělujícími jednotlivé komory s benzínem. Tady se plovák podepíral při dopravě a manipulaci.
První gondolu pro Trieste vykovaly ocelárny v Terni a teoreticky umožňovala ponory do hloubky až šest kilometrů. Měla průměr 2,4 metru a sílu stěn 89 milimetrů, která se kolem oken a vstupního průlezu ještě zvětšovala. Vážila 14,25 tuny. Její okolí pod vodou osvětlovaly silné reflektory na přídi a na zádi plováku. Vzdálenost ode dna posádce prozrazoval ultrazvukový sonar umístěný na spodní straně trupu za gondolou.
Trieste spustili na vodu v srpnu 1953 v loděnicích Castelmare di Stabia poblíž Neapole. Auguste a Jacques Piccard s ním ve Středozemním moři podnikli řadu ponorů do stále větších hloubek – a postupně překonávali všechny dosavadní hloubkové rekordy. Největší hloubky dosáhli u ostrova
Capri, když batyskaf spočinul na dně 3150 metrů pod hladinou. Auguste Piccard později svá dobrodružství ve stratosféře a pod mořem i konstrukci obou svých batyskafů podrobně popsal v knize Au fond des mers en bathyscaphe. U nás ji roku 1965 vydala Mladá fronta pod názvem V batyskafu na dno moří.
Hlubinná ponorka Trieste se zcela osvědčila a roku 1958 ji odkoupilo americké vojenské námořnictvo. Přišla americké daňové poplatníky na tehdejších 250 000 dolarů, což by dnes bylo okolo 2,6 miliónu dolarů. Společně s batyskafem odcestoval do USA i Jacques Piccard. Plavidla se ujala Námořní elektronická laboratoř v kalifornském San Diegu a důkladně jej přestavěla. Nová gondola byla schopná vzdorovat i tlaku na nejhlubším místě oceánu. Ani stará gondola nepřišla nazmar: Američané ji použili při stavbě batyskafu Trieste II. Trieste I pak podrobili rozsáhlým testům v Tichém oceánu, které měly vyvrcholit sestupem na dno nejhlubší propasti naší planety. Testovací program dostal název Project Nekton.
Projekt Nekton
Marianský příkop se nachází v západním Pacifiku a příčina jeho hloubky je poněkud znepokojující: v těchto místech dochází k takzvané subdukci, což znamená, že se tu jedna kra zemské kůry (v tomto případě Pacifická deska) podsouvá pod jinou (Marianskou desku). Pohyb je důvodem častých zemětřesení, zatímco tavení hornin, jež se dostávají do velkých hloubek, má na svědomí silnou vulkanickou aktivitu. Příkop lemují četné ostrovy s desítkami aktivních sopek, zatímco v jeho hlubinách tryskají termální prameny známé jako černé kuřáky. Proudí z nich voda zahuštěná minerály, která díky extrémnímu tlaku v hloubce může mít teplotu i stovek stupňů, aniž se promění v páru.
Roku 1875 se do těchto míst vypravila oceánografická loď Challenger, jež sondovala dno pomocí zatíženého lana. Zjistila, že už tak hluboký Marianský příkop má na svém jižním konci ještě hlubší, úzkou rokli, která dostala jméno podle výzkumné lodi: hlubina Challenger. Pozdější měření zpřesnilo její hloubku na 11 kilometrů, což z ní udělala nejhlubší místo planety – nejhlubší zářez do zemské kůry. Někdy se proto o ní mluví také jako o nejtěsnějším sousedství pekla.
Batyskaf Trieste byl k sestupu do tohoto pekla důkladně připravený. Auguste Piccard už se toho pro vysoký věk nemohl zúčastnit, ale ponorka nemohla mít lepšího pilota, než byl jeho syn Jacques. Zúčastnil se její stavby i většiny testovacích ponorů a vše měla završit výprava, kterou už nikdy nikdo nepřekoná. Druhým členem posádky se stal příslušník amerického námořnictva Don Walsh (1931–2023). Ani jemu nechyběly zkušenosti z ponorů pod hladinu: byl důstojníkem na válečných ponorkách.
Začátkem roku 1960 loď US Navy odtáhla Trieste 300 kilometrů od ostrova Guam nad hlubinu Challenger a 23. ledna 1960 mohl sestup na nejhlubší místo oceánu začít. Auguste Piccard a Don Walsh sestoupili vstupní šachtou do gondoly a pečlivě uzavřeli poklop. Po důkladné kontrole přístrojů napustili do šachty vodu, její hmotnost stáhla batyskaf pod hladinu a spojení s doprovodnou lodí se přerušilo.
Jak Trieste klesal stále hlouběji, světla za oknem ubývalo, až ho nahradila černá tma. Jen tachometr svislé rychlosti prozrazoval, že sestup pokračuje. Náhle strojem otřásla silná rána. Zdálo se ale, že vše je v pořádku, a sestup dál pokračoval nezměněnou rychlostí. Pak konečně sonar prozradil blížící se dno a Piccard upustil ze zásobníků něco ocelových broků, aby dosednutí nebylo moc prudké. A nakonec se po pětihodinovém sestupu kužely světla reflektorů zachytily na bahnitém povrchu.
Přístroje ukazovaly hloubku 10 916 metrů. Posádka za okénkem viděla bahnitou pláň v lehkém oparu kalu, jejž stroj při svém dosednutí rozvířil. Domnívali se, že spatřili rybu podobnou platýzovi, později ale vědci toto tvrzení zpochybňovali; dnes se má za to, že šlo spíš o nějakého bezobratlého tvora.
Když nadešel čas výstupu, odhodila posádka několik tun zátěže a po čtyřhodinové cestě za světlem se Trieste vynořil. Tehdy se také ukázala příčina záhadného otřesu: ve vstupní šachtě nejspíš zůstalo trochu vzduchu, tlak mezi ní a vnějším prostředím se nevyrovnával dost rychle a velké plexisklové okno v její spodní části se vytrhlo z rámu. Šlo o drobnost, která je nemohla ohrozit.
Na dno hlubiny Challenger se pak kromě robotů dostal už jen režisér James Cameron. Sestoupil sem roku 2012 v batyskafu Deepsea Challenger.
