탐사

20세기 후반 4/4분기에 이르러 지표면의 모든 부분에 대한 탐사는 실질적으로 완료되었기 때문에 탐사에 대한 관심은 점차 지하와 해양지역, 특히 심해의 대양저 쪽으로 돌려지고 있으며, 오늘날에는 외계에 대한 탐사가 주요관심사가 되고 있다(→ 우주탐사). 대부분의 지하탐사는 최근까지 주로 지각의 최상부에 한해 시행되어왔으며, 지구 심부에 대한 탐사는 아직 미개척분야로 남아 있다.

오늘날 많은 탐사계획들은 금속광상이나 화석연료(석유, 천연 가스, 석탄) 및 그밖의 다른 경제적 가치가 있는 광물들에 대한 탐사와 지열 에너지의 열원, 채수가 가능한 지하수에 대한 조사, 발전소나 공장 건립에 적합한 부지와 위험한 폐기물의 매립에 적합한 부지 선정 등을 목적으로 시행되고 있다.

지하탐사에 이용되는 방법(많은 경우에 있어 지표면 탐사에도 이용됨)은 일반적으로 직접탐사법과 간접탐사법으로 나누어진다.

직접탐사법에는 시추·굴착·시료채취 등이 있으며, 간접탐사법에는 지구화학적인 분석과 측정을 주로 하는 지구화학탐사법과 반사도·중력·자기·지진파·열류량 등의 물리적인 특성들을 주로 이용하는 지구물리탐사법이 있다. 간접탐사법은 흔히 비행기에서 찍은 레이더 항공사진, 광학기계를 갖춘 적외선 스캐너와 다중 스펙트럼 스캐너를 갖추고 지구 주위를 도는 인공위성에서 찍은 사진으로 시작된다.

탐사자들은 이러한 원격탐사 자료를 이용해 지하수의 이동, 열수지역의 위치, 광물이 농집되어 있는 특정 암석의 유형 등을 알아낸다. 지구물리학적 측정자료는 석유와 광물 탐사 및 건물의 지반조사 같은 공학분야에 널리 이용된다. 지구화학적 탐사기술은 흔히 암석·물·식생 및 지표면에 존재하는 물질 내의 미량원소들을 측정해, 일정 지역에 매장되어 있는 광체의 존재를 알아내는 데 이용된다.

간접탐사는 대체로 유망지역에 대한 최초 탐사방법으로 많이 시행되며, 이를 시행한 후에 직접탐사를 실시한다. 직접적인 시료채취는 일반적으로 시추공을 사용하는데, 이 방법은 흔히 광석·연료자원 및 다른 물질들을 정확하게 감정할 필요가 있을 경우에 이용하며, 그 매장량을 측정하거나 이들을 채굴하는 데 적합한 회수법을 결정할 필요가 있을 경우에도 이용한다(탐광).

지구 심부에 대한 연구의 경우, 시추와 기타 직접적인 탐사기술들은 다소 비효율적이다.

시추는 비용이 많이 들기 때문에 탐사에 사용되는 시추공의 수에 제한받을 뿐만 아니라, 현재까지 시추된 시추공 가운데 가장 깊게 시추된 시추공의 깊이가 지표로부터 20㎞ 이하라는 점을 고려할 때 시추공은 탐사 깊이에 있어서도 제한을 받는다. 따라서 탐사전문가들은 지구의 내부에 대한 정보와 그곳에서 일어나는 동력학적인 작용들에 대한 정보를 정확하게 알아내기 위해 주로 지구물리학적인 측정들, 그중에서도 특히 지진과 관련되어 나타나는 탄성파에 크게 의존하게 되었다.

1980년대초 미국 애팔래치아 산맥의 탄성파 연구에서는 대륙형성에 관한 기존 학설을 뒤집는 중요한 발견을 하기도 했다(코어 채취, 지구물리학적탐사, 지진학).

해양탐사의 중요성은 바다의 천연자원을 개발하고 바다를 횡단하여 상품과 인원을 수송하며, 그 길목을 관장함으로써 자국의 국가안보를 유지하려는 국가들에 의해 오래 전부터 인식되어왔다.

한편 해수의 물리적·화학적 특성, 모든 종류의 해양생물에 관한 연구, 대양저의 지질학적·지구물리학적 특징 등을 포함하는 바다에 대한 순수과학적인 연구도 여러 가지 측면에 있어 매우 유익한 것으로 밝혀졌다. 과학자들은 바다와 대기의 상호작용에 대한 연구를 통해 장기적인 기후와 일기의 변화를 보다 정확하게 예측할 수 있게 되었다.

해저탐사 및 해저에서의 중력과 자기 연구는 지구의 동역학적인 특성을 과학적으로 이해하는 데 일대혁신을 일으킨 판구조론의 발달과 확립에도 크게 기여했을 뿐만 아니라 해저의 유용한 금속광상의 발견에도 기여했다(판구조론). 그밖에도 심해탐사에 의해 기존에 알려지지 않았던 새로운 종류의 해양생물들이 발견되었으며, 다양한 어족의 분포도 예측할 수 있게 되었다.

바다에 대한 과학적인 연구에는 해류, 해수의 온도와 염분, 대양저 지형에 관한 자료수집 등이 있다.

대부분의 탐사작업은 움직이거나 정지해 있는 해상선박에서 진행되는데, 이러한 탐사선은 튼튼하고 안정해야 하며, 해양탐사에 이용되는 윈치(winch) 장비 및 여러 가지 측정이나 시료채취에 필요한 장비를 갖추고 있어야 한다. 또한 넓은 갑판, 충분한 실험장치, 긴 항속거리, 과학자와 선원을 위한 충분한 편의시설 등을 갖추고 있어야 한다(해양학).

심해 시추선인 '조이데스 레설루션'(JOIDES Resolution：JOIDES는 Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling의 약칭)은 탐사선의 발달상태를 보여주는 대표적인 탐사선이다.

이 배에는 컴퓨터로 제어되는 동적위치제어계가 설치되어 있는데, 이 장치는 깊이가 8,300m에 이르는 심해의 시료를 채취하는 동안 배가 특정 장소에 머무를 수 있게 해준다. 이 배의 더욱 중요한 특징은 해저의 가장 깊은 지점에서 퇴적물과 그 밑에 있는 화성암의 코어 시료를 채취할 수 있는 장비를 갖추고 있다는 점이다.

최근에는 해저탐사에 잠수정이 널리 이용되고 있다.

1960년 유인잠수정이 마리아나 해구의 수심 1만 740m까지 잠수했다. 잠수정은 탐사선에 비해 몇 가지 중요한 장점을 갖고 있는데, 가장 두드러진 장점은 다양한 깊이에서 직접적으로 자세한 관찰을 할 수 있다는 것이다. 부표와 같은 무인계측 기구들은 해저 아래에 있는 지각의 구조와 두께를 측정하는 데 유용한 탄성파 탐사에 사용된다.

탄성파 탐사는 몇 개의 충격원으로부터 부표에 달려 있는 압력 수진기로 전달되어오는 일련의 음파 에너지의 전파속도를 측정해 수행되는데, 이때 측정은 파도의 영향을 받지 않는 수심이 깊은 곳에서 실시된다. 비행기나 인공위성을 이용한 해양원격탐사는, 느린 속도로 움직이는 탐사선에서 제공되는 자료보다 더 광범위한 자료를 제공해줄 수 있기 때문에 중요시되고 있다.

극궤도 인공위성에서 얻은 해상력이 높은 열적외선 자료는 해류에 나타나는 파도의 특성을 추적하는 데 이용되며, 인공위성 내의 레이더 고도계는 해수면 지형을 측정하는 데 이용된다.

해양생물을 연구하는 데 이용되는 해양생물종들은 플랑크톤 망과 중간 정도 수심에서의 저인망(底引網)을 이용해 채집한다. 플랑크톤 망은 정성적(定性的) 채취기와 정량적 채취기의 2종류가 있다. 정성적 채취기는 그물을 통과한 바닷물의 양은 측정하지 않고 바닷물로부터 생물체를 걸러내기만 하는 장비이며, 정량적 채취기는 그물을 통과한 바닷물의 부피를 측정해 바닷물의 단위부피당 존재하는 생물체의 양을 측정할 수 있는 장치이다.

어떤 그물은 배가 정지해 있을 경우에만 사용할 수 있으나, 다른 종류들은 배가 움직이는 도중에 시료를 채취할 수도 있다. 저인망은 깊은 수심에서의 신속한 저인작업에 이용되기도 하는데, 저인망은 빠른 속도로 움직이기 때문에 아무리 빠르게 움직이는 물고기일지라도 일단 잡히면 빠져 나갈 수 없다.