Denne artikkelen er fra Hakai Magazine, en online publikasjon om vitenskap og samfunn i kystøkosystemer. Les flere historier som dette på hakaimagazine.com.
Rundt klokka 18.30 den 17. februar 1864 klammet åtte menn seg inn i den konfødererte ubåten HL Hunley, et selvgående metallrør festet til en bombe, og skled stille i det frysende svarte vannet utenfor kysten av Charleston, South Carolina. Mannskapet kranet underhånden mer enn seks kilometer mot målet - unionsblokkereren USS Housatonic - og dukket opp som en leviatan for tiltalen. Ved 21.00-tiden var det slutt: Hunley hadde kastet sin sparmonterte torpedo inn i Housatonics skrog, og i løpet av sekunder hadde 60 kilo svart pulver kavlet i skipet.
Like etter det korte æreøyeblikket sank Hunley, som nettopp hadde blitt verdens første vellykkede kampbåt, mystisk.
Dens bortgang har forvirret mange forskere og borgerkrigsrunder i mer enn et århundre. Nå fremsetter en forsker fra maverick den dristige påstanden om at hun har knekt saken. Etter tre år med sleuting, konkluderer Rachel Lance, en biomedisinsk ingeniør fra den amerikanske marinen som har en doktorgrad fra Duke University's Pratt School of Engineering i North Carolina, at eksplosjonen fra subben sin egen torpedo sendte eksplosjonsbølger gjennom jernskroget og forårsaket øyeblikkelig død for de åtte mennene inni.
Hvis hun har rett, kan mysteriet om Hunley endelig bli satt til hvile. Men hvordan hun gjorde funnet er nesten like overraskende som selve funnet: Hun gjorde det uten tilgang til den fysiske underen, som ble gravd ut i 2000; uten tidligere erfaring innen arkeologi eller rettsmedisin; og uten hjelp fra Hunley Project, et team av forskere og forskere ved Clemson University i South Carolina som har vært på sak på heltid de siste 17 årene.
Uten samarbeid eller viktige data, kan Lances beretning om de siste øyeblikkene til Hunley og dens mannskap være riktig?
**********
På en varm septemberlørdag står jeg utenfor studentsenteret på Duke, en moderne moderne bygning med universitetets signatur neo-gotiske stein, da Lance svinger rundt svingen i en blå Pontiac Grand Prix rett ut av Motor City der hun vokste opp. Når jeg åpner passasjerdøren for å presentere meg, blir jeg truffet av en vegg av dunkende treningsmusikk. Lance kom nettopp fra treningsstudioet, og det brune, skulderlange håret hennes ble kastet opp i en elastikk. En blå, steinkledd T-skjorte som leser Detroit rir opp de bleke, slanke armene.
Når vi legger oss ut av campus, fortsetter musikken å pumpe.
“Hvor skal vi?” Skriker jeg.
"Jeg tar deg med til campusdammen for å se hvor vi gjennomførte noen av eksperimentene våre, " dundrer hun tilbake. "Det er stille der, så vi kan snakke."
Et oljemaleri av Conrad Wise Chapman, cirka 1898, viser oppfinneren av den skjebnesvangre HL Hunley, sammen med en vaktpost. (Wikimedia Commons) Lance modellerte en eksplosjon under vann ved en datamaskin i Duke's Injury Biomechanics Lab, der hun studerte eksplosjonsskader, da rådgiveren hennes hadde epifaniet som satte henne Hunley- besettelse i gang. Hva om, biomekanisk ingeniør Dale Bass antydet, modelleringsprogramvaren praktisk talt kunne rekonstruere angrepet på Housatonic og avsløre innsikt i skjebnen til Hunley ? Lance, en historiebuff, ble hektet: et historisk mysterium med en fristende leder å følge. Til slutt ville hun forlate programvaren for en mer praktisk eksperimentell tilnærming, men Bass's idé var katalysatoren hun trengte.
Hun begynte å lese teorier om hvorfor Hunley gikk ned. En rådende idé var at mannskapet gikk tom for oksygen og kveles. Det var nøyaktig den typen teori hun var klar til å takle: hun har vært sivilingeniør hos den amerikanske marinen siden 2009 og har ekspertise innen pustesystemdynamikk og mer spesifikt gjenopprørere - lukkede pustesystemer dykkere bruker for å resirkulere pusten gass under vann.
Da undersøkelsen hennes startet, la Lance merke til at det var veldig lite, om noen, publisert forskning på mannskapets oksygenforbruk under oppdraget. Med marinen hadde hun undersøkt fenomenet hvor mye oksygen folk brukte mens de opererte ergometers med håndpedaler som krever samme type bevegelse som Hunleys håndfremdrivingssystem. Så, hun gravde opp dataene og brukte dem til å beregne hvor mye oksygen mannskapet ville ha brukt mens hun smalt vei mot Housatonic .
Det var imidlertid ikke klart hvor mye oksygen det var til å begynne med. Etter å ha trukket opp subben, beregnet konservatorene i Hunley Project hvor mye luft som sannsynligvis var tilgjengelig. Deres data antyder at mannskapet hadde nok luft i litt mer enn to timer. Lance hadde imidlertid ikke tilgang til de faktiske dataene. Hun hadde møtt prosjektmedlemmer for å diskutere samarbeid, men de ville ikke dele sine beregninger med henne (og senere vil de be Lance om å signere en avtale om ikke-avsløring, som hun ville avslå). Hun måtte gå sin egen vei.
**********
Hun mullet over problemet i flere dager. Deretter husket hun tommelen gjennom et nyhetsbrev utgitt av Friends of the Hunley, en nonprofit i Charleston som håndterer oppsøkende, innsamling og utvikling for Hunley Project og kjører turer i Clemsons Warren Lasch Conservation Center hvor Hunley blir restaurert. Den var fylt med bilder av interiør og eksteriør av underdelen, hvorav de fleste hadde måleenheter under seg. Det ga henne en ide.
Rachel Lance og hennes assistenter tester CSS Tiny sine målere med sjokkrør ved Duke University gjenvinningsdammen i North Carolina. (Med tillatelse fra Rachel Lance / Duke University) I løpet av den neste måneden satt Lance bukket over skrivebordet sitt og trykte ut bilder av subben og målte hvert avgrenset punkt med en linjal. Etter flere ukers omhyggelig arbeid hadde hun endelig alle nødvendige målinger for å beregne oksygenforbruk kontra forsyning. Resultatene hoppet av siden. Kvelning var ikke en sannsynlig forklaring på hvorfor Hunley sank.
"Selv med konservative beregninger, ville mannskapet opplevd en merkbar hyperventilasjon, gisende etter pust, kvelning, symptomer på panikk og sannsynligvis fysisk smerte fra høye nivåer av CO2 i blodet, " sier hun. “Men vi vet også fra poster at de satt fredelig på sine stasjoner uten tegn til kamp. Så fra mitt perspektiv kastet dette kvelningsteorien ut av vinduet. ”Funnene ble publisert i mars-utgaven av tidsskriftet Forensic Science International.
Richard Moon, medisinsk direktør for Duke Center for Hyperbaric Medicine and Environmental Physiology, er enig. Han hjalp Lance med å utføre beregningene og sa: “Du har en gjeng ubåter som jobbet moderat hardt på et lukket rom. Det er ingen måte at de ville jobbe bort ved veiv i et 10 prosent oksygenmiljø med høye nivåer av CO2 og si: 'Nå, ting går bra; vi fortsetter bare. '”
Folkene på Clemson var ikke overbevist. Kellen Correia, president og utøvende direktør for Friends of the Hunley, uttalte i en e-post at “Det er for tidlig å trekke noen endelige konklusjoner om årsakene til tapet av ubåten eller døden av mannskapet, spesielt når man bare ser på ett aspekt av situasjonen. ”Hun henviste imidlertid ikke til spesifikke problemer med Lances funn.
**********
Debunking av kvelningsteorien ga Lance litt kortsiktig tilfredshet, men på dette tidspunktet var hun i dybden. Hun begynte å tenke på Hunley døgnet rundt, besette den til det punktet hvor hun ville sone ut og stirre inn i tallerkenen sin under middagen sammen med forloveden. "Det var noe visceralt skremmende ved det faktum at åtte mennesker døde den kvelden, og vi ante ikke hvordan eller hvorfor, " sier hun.
I mellomtiden meislet Hunley Project-konservatorene ved Warren Lasch Conservation Center - og fortsetter å meisle - veien gjennom det gjenstridige, betonglignende lag med sand og silt som dannet seg rundt Hunley mens det satt på havbunnen i mer enn 100 år.
"Konkresjonen har muligheten til å gi oss mer informasjon, " sier Clemson arkeolog Michael Scafuri, "men vi har ikke avdekket noen endelige bevis for å forklare tapet av Hunley fullstendig . Ingenting i seg selv forklarer hva som skjedde. ”
Det har heller ikke vært noen bevismessig knekkende bevis på menneskets rester. Linda Abrams, en rettsmedisinske slektsforsker som har jobbet av og på med Hunley Project siden 2006, sier at alle skjelettene til mannskapet var i god form da de ble gravd ut fra Hunleys indre. Underdelen var fullstendig fylt med sediment når den ble berget, så lag på lag av møkk måtte fjernes forsiktig før knoklene ble utsatt. "Det var ingen skuddsår hos noen av disse karene, " sier hun. Og ingen tegn på desperasjon.
Mens forskerne ikke har kommet opp med en røykepistol, er det et lite område med skade på utsiden av suben som har stukket dem. Det fremadvendte tårnet har en myk ballstørrelse av jern som mangler der en utsiktsport hadde vært.
En 1900-utgave av Popular Science Monthly inkluderte denne skildringen av det trange kvarteret i HL Hunley, som vi har animert. Mens ni menn vises her, antas Hunley å ha hatt en mann på åtte mann den natten den sank i 1864. (Popular Science Monthly) Gjennom forskningen hennes lærte Lance om skaden på det omgjørende tårnet og den såkalte lucky shot-teorien: en bortkommen kule avfyrt av Housatonic seilere under angrepet punkterte tårnet, og fikk suben til å fylle seg med vann og synke.
Fra Scafuris perspektiv er det en mulighet. "Skuddvekslingen fra Housatonic kan ha spilt en rolle i dette, " sier han, "men vi kan ikke bekrefte det på dette tidspunktet."
Lance testet teorien ved å skyte skytevåpen fra borgerkrigstiden på støpejernprøver - skaden på undergrunnen var i strid med skader fra riflebrannen hennes. Pluss, sier hun, et kulehull ville ha tillatt vann å skynde seg raskt inn i undergrunnen og fått det til å synke mye nærmere angrepsstedet enn der det ble funnet.
Basert på resultatene krysset Lance heldige skuddteorien fra listen og dokumenterte funnene i en annen artikkel i Forensic Science International.
Friends of the Hunley takket nei til å kommentere de spesifikke funnene, men Correia skrev: "Igjen, fru Lance har ikke noen primære kunnskaper eller data om Hunley-prosjektet."
Lance trykket på. Hvis mannskapet ikke hadde kvalt, og et kulehull ikke senket undergrunnen, hva skjedde da?
**********
Da Hunley tok ned det ruvende Housatonic, var det mindre enn fem meter unna sprengningen. Og den var fremdeles festet til torpedoen; inspirert av konfødererte dampdrevne torpedobåter, kjent som Davids under borgerkrigen, hadde Hunleys mannskap boltret underdelens torpedo på enden av sin spar. Dette betydde den samme eksplosjonen som rystet Housatonic like godt kunne ha betydd lys ut for Hunley- mannskapet.
Lance hadde brukt den bedre delen av to år på å undersøke kvelningen og heldige skuddsteorier, publisert to ganger, og hadde fremdeles ikke løst mysteriet. For henne var denne eksplosjonsteorien den neste åpenbare avenyen å utforske, og en som stemte godt overens med hennes biomekaniske fokus på Duke. Hvis en eksplosjonsbølge fra eksplosjonen forplantet seg inn i det indre av undergrunnen, resonnerte hun, kunne det umiddelbart ha drept mannskapet eller i det minste skadet dem tilstrekkelig til at de ikke hadde vært i stand til å pilotere båten i sikkerhet. "Når eksplosjonsbølger treffer et luftrom, bremser de som en bil som treffer en vegg, " forklarer hun. “Bortsett fra i dette tilfellet, er veggen overflaten på lungene.” Seilmannens lunger kunne ha brist og blitt fylt med blod.
For å teste teorien trengte Lance en fysisk modell av suben. Gå inn i CSS Tiny, en skalamodell som er en sjette på størrelse med turbusslengden Hunley . Laget av metall, var det en Hunley mini-meg helt ned til ballasttanker fylt med vann og en stålspar montert på baugen.
Å konstruere en miniatyrubåt var ikke en strekning for Lance, som vokste opp med å jobbe med gamle biler sammen med faren, en nå pensjonert GM-autoworker. Som barn var hun liten nok til å gli under Mustang fra 1966 til å skifte olje uten å kappe bilen. "Å vokse opp rundt bilkultur gjør det enkelt å bli forelsket i maskiner og prosjektering, " sier hun.
På en gård i landlige Nord-Carolina forbereder Rachel Lance og en av hennes assistenter, Luke Stalcup, CSS Tiny for å motta eksplosjoner for å teste blastbølgeteorien hennes. (Foto av Denise Lance) Noen minutter etter å ha skrelt bort fra campus i Lance's Pontiac, trekker vi inn i et støvete parti ved Duke University gjenvinningsdam. Den dunkende basslinjen kutter brått ut, og lydsporet byttes ut med det skrallelignende koret av crickets. Ved damkanten gester hun mot vannet, tykt av alger: det er her Tiny tok en prøvekjøring. Lance og noen få medlemmer fra laboratoriet hennes brukte sprøytesimuleringsenheter, kjent som sjokkrør, for å teste Tinyes trykkmålere og annet utstyr i forkant av eksperimentets levende eksplosivfase. Da hun sto i vannet og løftet og senket sjokkrørene, fisket det seg på bena. Det var som om hun gjentatte ganger ble knivstukket med bittesmå kniver - men mot slutten var Lance og Tiny klar for den store begivenheten.
**********
Campusdammen var utenfor grensene for ekte eksplosiver, så to uker senere trakk Lance og hennes forskerteam ut til et tre hektar stort dam på en landlig gård i North Carolina for live ammo testene. De parkerte Tiny midt i dammen, og med et sprengstoffagent stående vakt, var scenen satt. Lance begynte nedtellingen: “Fem! Fire! Tre! ... ”Høydepunktet med måneder med hardt arbeid kom alle ned i løpet av de neste sekundene, og nervene hennes ble frynsete da hun febrilsk klikket mellom sensoravlesningsskjermer på den bærbare datamaskinen hennes.
Fra trygg avstand var bonde Bert Pitt og barnebarna klare for showet. Lance hadde snakket ham om å gjøre frivillig dammen sin for prosjektet. "Da Rachel kom ut på gården, " sier Pitt i et tykt sørstykke, "prøvde hun å smøre meg med rød fløyelskake og forklarte at det bare ville være en eksesjon på en sjette skala."
"To! En! ” Pfffsssssttt ! Den svarte pulverladningen eksploderte på Tiny 's spar, og en liten geysir med damvann brøt ut. Trykkmålere hang inne i og utenfor fartøyet for å måle eksplosjonsbølgene under vann. Under overflaten sprengte eksplosjonen en eksplosjonsbølge inn i Tinyes skrog med så mye kraft at det fikk metallet til å bøye seg. Den bevegelsen genererte på sin side en andre eksplosjonsbølge som sendte rett gjennom skroget inn i hytta.
"Den sekundære eksplosjonsbølgen fra dette ville lett forårsaket lungesprengningstraumer som drepte hele mannskapet øyeblikkelig, " sier Lance. "Dette er det som sank Hunley ."
Moon støtter konklusjonen. Han sier at de fleste antar at hytteveggene ville ha beskyttet mannskapet mot eksplosjonsbølgene - men få mennesker vet mye om eksplosjoner under vann. "Spekulasjoner fram til dette har vært fine, " sier han, "men når du holder på med hard vitenskap, synes jeg at eksplosjonsbølgeteorien er den mest sannsynlige forklaringen."
Rachel Lance står med sin modell av HL Hunley - CSS Tiny - ved Duke University gjenvinningsdam. (Foto av Eric Wei) Mens Lance tror mysteriet med Hunley endelig kan bli satt i ro, er ikke forskere fra Hunley Project klare til å hoppe til konklusjoner. De har erkjent eksplosjonsteorien som en mulighet i det siste, men begynte å tvile på den før Lance eksperiment basert på resultater fra en datamodellstudie utført av den amerikanske marinen i 2013. Studien antyder at eksplosjonsbølgen ikke ville ha skadet mannskap, men ytterligere studier fortsetter å gjette andre konklusjoner fra tidligere studier.
"Problemet er at det er et komplisert scenario, " sier Scafuri. “Det er som å prøve å rekonstruere årsakene til en bilulykke med begrenset informasjon. Vil du kunne finne bevis på en ulykke som skjedde fordi en bie fløy inn gjennom vinduet og distraherte sjåføren, som tilfeldigvis sms, på en strekning med glatt? "
**********
"Å, jeg har noe for deg, " sier Lance ved Dukes gjenvinningsdam. Hun strekker seg inn i ryggsekken og gir meg en sigarestørrelse, 3D-trykt kopi av Hunley - en slags suvenir. Den tilbyr et mikroovn, men likevel detaljert, utsnitt av subenes interiør som får meg til å innse hvor innesperrende mannskapsrommet - som i full skala bare var en meter bredt og 1, 2 meter høyt - må ha vært for åtte voksne menn. Det var en dødsfelle. At de uansett proppet seg selv i røret, var et offer Lance ser ut til å ha urokkelig respekt for. Det er en del av det som drev henne til å presse seg mot målstreken, til tross for at oddsen ble stablet mot henne.
**********
Men hvordan kan det være at Lance var i stand til å avdekke et århundre gammelt mysterium i en så relativt kort periode, spesielt gitt Hunley-prosjektets 14 år lange forsprang? Var det flaks for nybegynnere, eller hennes evne til å tilnærme seg problemet fra en annen vitenskapelig synsvinkel? Kanskje kom det rett og slett ned til gammeldags besluttsomhet. "Du må takle mye når du gjør denne typen undersøkelser, spesielt når du gjør ting på egen hånd, noe som kan være vanskelig og ensomt, " sier hun. "Du må ha mye utholdenhet, for det er der de gode tingene er — forbi den grensen der ingen har klart å presse gjennom problemet før."
Til slutt hadde det kanskje mer å gjøre med at Hunley-prosjektet både har til hensikt å gjennomføre den møysommelige, langsomme prosessen med å bevare suben og forklare dens forsvinning. Selv om, fra et inntektsperspektiv, kan mysteriet i og for seg være en virkelig positiv for Hunley-prosjektet og Friends of the Hunley, med tanke på salg av T-skjorter, skuddglass og laboratorieturer det hjelper med å generere.
Uansett, når Lances funn fra eksplosjonen om eksplosjonsbølgen blir publisert (et forskningsoppgave vil bli utgitt umiddelbart), vil Hunley Project-teamet følge med.
Denne gangen vil det være deres teori å motbevise.
Relaterte historier fra Hakai Magazine:
- Life About the Wreck of the HMCS Annapolis
- Sub Marine: The Things We Sink
- Stefan Drzewiecki, Submarine Tsar
