Широкие пространства Мирового океана к 70-м годам XIX в. еще оставались не изученными. Изучались в большинстве случаев моря, омывающие Англию, и северная часть Атлантического океана, прилегающая к Соединенным Штатам и дающая начало потоку теплых вод Гольфстрима — данной замечательной горячей «реке в океане».
Чтобы изучить неизвестные области Мирового океана, узнать более основательно строение рельефа дна, физические, химические и особенности и биологические свойства отдельных океанов на поверхности и на глубинах, британские ученые решили организовать громадную кругосветную океанографическую экспедицию.
По предложению Королевского общества (Британской академии наук) Английское Адмиралтейство снарядило экспедицию на древесном корвете «Челленджер».
Судно это было если сравнивать с современными судами маленькое — 2306 т водоизмещением, с машиной в 1234 лошадиных силы. Оно было шепетильно оборудовано лабораториями, приборами и научными инструментами для разнообразных изучений.
Экспедиционное судно «Челленджер».
Подготовка корабля к плаванию длилась более года. Начальником прописали умелого моряка Нэрса. Во главе научной части был поставлен Уайвилл Томсон и при нем еще ученая рабочая группа из пяти экспертов (Дж. Мёррей и др.).
Корвет вышел из Портсмута в декабре 1872 г. и направился к Гибралтару, после этого к о-вам Мадейра и Тенериф, а из этого — по Атлантическому океану к Малым Антильским о-вам. На этом пути корабль довольно часто делал остановки (станции) для детального всех свойств и изучения глубин океанической воды.
С глубины более 5700 м в первый раз был забран грунт шоколадного цвета. Изучения продемонстрировали, что это весьма необычные глубоководные отложения, лишенные органических остатков и которые содержат повышенное количество железа. Эти отложения были названы морской красной глиной. Потом оказалось, что она лежит на громадных глубинах всего океанического ложа. Происхождение ее и до сих пор совсем не установлено: кое-какие ученые считают, что она появилась и пучинах океана без кислорода и доступа света; другие уверены в том, что это осевшая на ложе океана космическая пыль из мирового пространства.
Недалеко от Антильских островов в первый раз исследователями была обнаружена впадина глубиной 7186 м.
По окончании того как «Челленджер» пересек океан в обратном направлении, он отправился от о-ва Мадейра на юг на протяжении Африки и на широте 3° южнее экватора вторично пересек океан в направлении к берегам Бразилии.
На этом пути на глубине более 4500 м была обнаружена очень низкая температура воды — всего 0°,2, т. е. близкая к точке замерзания воды.
По окончании нахождения у берегов Бразилии исследователи прошли к южной оконечности Африки (Кейптауну) и вышли в Индийский океан. После этого «Челленджер» побывал у Южного полярного круга, приблизившись к антарктическим льдам. На этом пути он много раз попадал в штормы па «плачущих сороковых» параллелях, преодолевал сильные течения и противостоял ожесточённым ветрам. На его пути после этого был материк Австралия и необычная по природе Новая Зеландия. Потом картины моря жёсткой Антарктики. Они сменились броскими красками коралловых рифов субтропических вод Тихого океана. Побывав у берегов Китая (Гонконг), корвет отправился к Японии; у берегов последней исследователи измерили глубину океана — 8367 м,— громаднейшую за все время плавания.
в первых рядах лежал безбрежный Тихий океан. Как и прежде, довольно часто делая остановки, «Челленджер» дошел до Гавайских о-вов, где ученые замечали последние стадии извержения вулкана Килауэа. Большое лавовое озеро в его кратере глухо клокотало, а по пологим склонам кое-где струилась покрывающаяся жёсткой коркой лава.
От Гавайских о-вов судно пошло к о-вам Таити, из этого к западному побережью Южной Америки у города Вальпараисо и Магеллановым проливом вышло в Атлантический океан.
Выйдя на середину океана, «Челленджер» направился по меридиану на север до Азорских о-вов, повторив станции на местах пересечения собственных прошлых маршрутов и этим проверив ранее полученные эти.
В Англию корабль возвратился в мае 1876 г., пробыв в плавании 3,5 года. За это время он прошел расстояние, более чем в три раза превышающее окружность Почвы. На 362 глубоководных станциях были измерены глубины, узнан темперамент грунта, выяснен состав воды на поверхности и в глубине; изучена жизнь в толще воды и на дне, морские течения, условия погоды на протяжении плавания и т. д.
Собранные материалы были столь громадны, что их обрабатывали 70 ученых в течении 20 лет. Опубликованные труды составили 50 томов; из них в восьми обрисованы океаны и моря (глубины, рельеф грунта и дна, свойства воды), в двух — встреченные на пути корабля морские растения, в сорока томах — морские животные организмы. Одних карт, рисунков и чертежей было составлено 2279.
Обработка материалов велась по окончании смерти У. Томсона под управлением Дж. Мёррея. Им лично произведено изучение морских грунтов, узнан их состав на различных глубинах и их происхождение. Оказалось, что на глубинах до 2000 м вблизи материков залегают в основном осадки, снесенные с суши и занимающие около 25 % площади дна океана. Вдалеке от берегов на глубинах до 4000 м грунты складываются из известковых скорлупок небольших морских организмов — глобигерин, живущих в верхних слоях относительно горячей воды; падая на дно океанов постоянным «дождем», они понемногу растворяются и в большинстве случаев не достигают глубин более 4000 м. Эти отложения занимают около 30% площади океанического ложа.
Глубже остатков глобигерин оседают кремнистые скелетики диатомовых водорослей (до 6000 м), и вдобавок глубже опускаются кремнистые скелетики небольших животных — радиолярий. Эти осадки занимают 9 % площади океанического дна. Самые глубокие площади дна океана покрывает красная глина, занимающая 36 % пространства.
Столь же увлекательные материалы были собраны экспедицией о особенностях морской воды, о жизни в ней и установлены кое-какие неспециализированные географические закономерности, малоизвестные до плавания «Челленджера». Среди морских животных и водорослей многие были малоизвестными ранее, в особенности среди жителей громадных глубин.
По окончании «Челленджера» изучением океанов занимались большие экспедиции, к примеру германская на корабле «Газель», американские на судах «Тускарора», «Блейк», «Альбатрос» и др. Из русских исследователей в конце XIX в. неоценимый вклад в океанографию сделал С. О. Макаров на корабле «Витязь».