Vào buổi sáng ngày 11/6/1930, một chiếc sà lan mang tên Ready chở các nhân viên của Cục Nghiên cứu Nhiệt đới (Mỹ) trôi nổi ở vùng biển ngoài khơi đảo Nonsuch thuộc Quần đảo Bermuda. Những người đàn ông đội mũ thủy thủ đứng tập trung xung quanh một quả cầu thép có đường kính 1,4m gọi là tiềm thủy cầu (bathysphere). Không lâu sau đó, một chiếc tời khổng lồ nhấc quả cầu thép ra khỏi boong tàu. Nhóm thám hiểm giữ ổn định quả cầu khi nó lăn ra phía ngoài và treo lơ lửng trên mặt biển. Quả cầu có ba lỗ nhỏ ở mặt phía trước được bố trí ở vị trí gần nhau như những con mắt. Trong lúc đung đưa trên dây cáp, nó dường như đang nhìn xuống mặt nước gợn sóng.
Tiềm thủy cầu này là tàu lặn đầu tiên đưa con người xuống đại dương sâu thẳm. Kế hoạch của nhóm nghiên cứu là thả quả cầu xuống cùng một vị trí nhiều lần, ngày càng xuống thấp hơn để nghiên cứu cột nước ngay bên dưới. Những sinh vật nào sống ở dưới đó? Số lượng của chúng là bao nhiêu? Liệu số lượng có giảm đi khi di chuyển xuống sâu hơn? Đại dương vô cùng rộng lớn và chứa đựng nhiều điều bí ẩn, do đó bất kỳ thông tin mới lạ nào mà nhóm nghiên cứu thu thập được đều giúp mở mang kiến thức sinh học.
Gloria Hollister, một nhà khoa học nữ của Cục Nghiên cứu Nhiệt đới, quan sát những người điều khiển máy tời đưa quả cầu thép xuống biển. Khi nó chìm xuống và biến mất, cô ấy ngồi xuống, sử dụng một cuốn sổ tay làm nhật ký thám hiểm và sẵn sàng ghi chú. Khuôn mặt cô biểu hiện sự tập trung cao độ. Cô đeo một ống nghe điện thoại có hình dạng giống như một chiếc tù và. Sợi dây từ ống nghe kết nối với quả cầu thép đang chìm xuống đáy đại dương.
Bên trong quả cầu, hai người đàn ông tên là Otis Barton và William Beebe cuộn người lại trong lúc thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Họ đều là những người khá gầy gò, bởi vì nơi để chui vào quả cầu chỉ rộng chưa đầy 0,6m.
Barton – người đã thiết kế quả cầu và giám sát quá trình sản xuất nó – kiểm tra khả năng chống thấm nước của cửa ra vào, bình oxy cung cấp dưỡng khí trong 8 giờ liên tục và các hộp vôi xút [chứa hỗn hợp NaOH và CaO] dùng để hấp thụ khí CO2 do người ngồi trong quả cầu thở ra. Anh ấy cũng kiểm tra pin điện thoại và quạt gió giúp lưu thông không khí.
Quả cầu được trang bị hai cửa sổ làm bằng thạch anh có đường kính 7,6cm. Ban đầu Barton thiết kế quả cầu có ba cửa sổ, nhưng một trong số những tấm kính thạch anh bị lỗi nên phải bịt kín bằng thép.
Khi tiềm thủy cầu chìm dần, nhiệt độ bên trong khoang chứa bắt đầu giảm và hơi nước ngưng tụ trên trần quả cầu, nhỏ giọt xuống tạo thành vũng nước ở phần đáy.
Beebe, một nhà sinh thái học chuyên nghiên cứu về chim tham gia chuyến lặn biển, nằm cuộn tròn càng gần các tấm kính cửa sổ càng tốt. Ông nhận thức rõ mình là nhân chứng đầu tiên về thế giới ở đáy biển sâu, nơi sinh sống của những sinh vật kỳ lạ mà con người chưa từng nhìn thấy trước đây. Ông là một người đàn ông tràn đầy năng lượng và nhiệt huyết. Ông nổi tiếng với những cuốn sách mô tả các chuyến đi vòng quanh thế giới để theo dõi chim trĩ, một chuyến thám hiểm trên dãy Himalaya, và việc mạo hiểm mạng sống của mình để quan sát một ngọn núi lửa đang phun trào ở Galápagos. Ông đã 52 tuổi, hói đầu, thân hình gầy guộc, giọng nói nhỏ nhẹ nhưng trang nghiêm. Ông đã đi khắp nơi trên thế giới nhưng chưa bao giờ đánh mất giọng địa phương New Jersey của mình.
Những người điều khiển máy tời nới lỏng dần dây cáp, và khi tiềm thủy cầu đi xuống sâu hơn, ánh sáng bắt đầu có sự thay đổi. Những ánh sáng có tông màu ấm bị nước hấp thụ. Ở độ sâu 30m, Beebe giơ một tấm bảng màu đỏ lên để kiểm tra quang phổ và phát hiện ra rằng nó đã chuyển sang màu đen hoàn toàn. Ánh sáng đỏ đã không còn chiếu đến độ sâu hiện tại của thiết bị lặn nữa. Đàn cá tung tăng bơi lội trong làn ngước ngập tràn ánh sáng dịu mát của màu xanh lục và xanh lam. Beebe mô tả lại những gì mình nhìn thấy cho Hollister – người đang ngồi trên sà lan ghi chép cẩn thận mọi thứ trong cuốn sổ thám hiểm.
Khi tiếp tục đi xuống, quang phổ ánh sáng tiếp tục thay đổi cho đến khi thế giới bên ngoài tiềm thủy cầu chỉ còn duy nhất màu xanh lam và dần chuyển sang màu đen. Beebe cảm thấy hứng thú đến mức không thể diễn tả thành lời. Đèn pha từ thiết bị lặn tỏa ra ánh sáng vàng ảm đạm qua những cửa sổ làm bằng thạch anh. Nhưng ở độ sâu 300m, ánh sáng mờ đi nhanh chóng.
Nhìn qua cửa sổ, Beebe nhìn thấy những con tôm nhỏ phát sáng. Trước đây ông từng bắt gặp chúng bị mắc kẹt trong lưới đánh cá và không còn sự sống. Đây là lần đầu tiên ông quan sát trực tiếp chúng đang bơi lội trong môi trường sống tự nhiên, thắp sáng những vùng nước sâu thẳm bằng quá trình oxy hóa nhanh chóng một chất hóa học được tạo ra trong cơ thể chúng gọi là luciferase.
Không lâu sau, Beebe nhìn thấy một thứ gì đó kỳ lạ giống như ánh đèn nhấp nháy chiếu sáng bên ngoài cửa sổ. Ban đầu ông nhĩ rằng, đây có thể là tôm hoặc sứa. Nhưng nhìn kỹ lại, ông phát hiện một sinh vật khổng lồ, giống lươn, có răng nanh. Ông đã nhìn thấy một cái miệng há rộng, những chiếc răng nhỏ lởm chởm như đinh đóng vào một tấm ván. Beebe nghĩ thầm: “Không biết đây là loài sinh vật kỳ quái và đói khát nào?”
Do cảm thấy quá kinh sợ, Beebe nói với Hollister đưa mình lên. Khi đến độ sâu 45m, thủy thủ đoàn có thể nhìn thấy quả cầu thép dưới nước.
Những người điều khiển máy tời đưa quả cầu trở lại sà lan và tháo chốt để những người đàn ông gầy gò bước ra dưới ánh nắng chiều. Beebe duỗi thẳng đầu gối và giậm chân lên boong thuyền. Ông nhìn vào những ngọn đồi thấp trên hòn đảo ở đằng xa và nhận ra có điều gì đó trong ông đã thay đổi. Sau này, ông cố gắng xác định chính xác điều đó là gì. Có một điều gì đó liên quan đến ánh sáng mà ông đã thấy. Ông viết trong nhật ký của mình: “Màu vàng của Mặt trời không bao giờ có thể tuyệt vời bằng màu xanh lam dưới đáy biển sâu”.
Tiềm thủy cầu đã thực hiện 15 lần lặn vào mùa hè năm đó, và gần 40 lần tính đến thời điểm cuộc thám hiểm kết thúc năm 1934. Nó đã đạt đến độ sâu tối đa là 923m. Chuyến thám hiểm đã trở thành tin tức nổi bật trên nhiều tờ báo lớn trên khắp thế giới. Trong suốt chuyến thám hiểm, Cục Nghiên cứu Nhiệt đới đã xác định được hàng chục loài mới, mặc dù một số loài họ chỉ nhìn thấy duy nhất một lần. Khả năng hiển thị qua cửa sổ thạch anh không đủ để chụp ảnh, vì vậy các họa sĩ Else Bostelmann và George Swanson đã tạo ra những hình minh họa dựa trên mô tả của Beebe và Hollister.