Марианская впадина — самое глубокое место на планете. Он расположен в Тихом океане, недалеко от Марианского архипелага, в честь которого и был назван. Другое название – Марианский желоб. Океанские глубины считаются самыми загадочными и неизведанными местами на Земле, так как их изучение затруднено. Чтобы добраться до таких мест, нужны специальные глубоководные суда, оснащенные современным оборудованием. Даже после того, как ученые опустятся на дно, процесс изучения глубинной флоры и фауны остается сложным. Было предпринято несколько попыток узнать больше о геологии желоба и существовании там жизни. Однако это место в мировом океане до сих пор практически не исследовано.
Что известно науке о Марианской впадине
Исследовано всего 5% океанов. Марианская впадина остается одним из самых загадочных уголков.
Что такое Марианская впадина?
Марианская впадина — глубоководная впадина, известная как самая глубокая точка на Земле. Впадина (разлом в земной коре) образуется на стыке двух тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской.
Корыто видно на большинстве карт мира. Где находится Марианская впадина? Он расположен в западной части Тихого океана и получил свое название от близлежащих Марианских островов. Пещера имеет форму полумесяца, обрамляет Филиппинское море и тянется на 2500 километров в длину. Ширина рва достигает в среднем 69 километров.
Насколько глубока Марианская впадина? По разным данным, глубина желоба колеблется от 10 028 до 11 034 метров ниже уровня моря. Если Эверест (самая высокая гора на планете) поместить на дно Марианской впадины, то вершина окажется под водой на несколько километров.
По официальным данным, максимальная глубина Марианской впадины составляет 10 994 ± 40 метров. James W. Gardner и коллеги дают более точную цифру с учетом всех погрешностей — 10 984 ± 25 метров. Эта точка на морском дне называется Бездной Челленджера в честь английского корабля «Челленджер», который впервые смог зафиксировать глубину бассейна.
История открытия Марианской впадины
Огромная глубина разлома вызывает высокое давление под водой. На дне этот показатель достигает 108,6 МПа, что в тысячу раз выше, чем на поверхности Земли. Проводить исследования в таких условиях крайне сложно, поэтому долгое время глубина и рельеф дна траншеи оставались загадкой.
Открытие и первые исследования Марианской впадины относятся к 1875 году. Техника в то время была ограничена в своих возможностях: максимальная глубина, которую смогли установить англичане, составляла немногим более 8 тысяч километров. В 1951 году британская экспедиция вновь отправилась на изучение траншеи. С помощью эхолота удалось зафиксировать глубину 10 863 метра.
В 1960 году состоялось первое погружение на дно впадины. Батискаф «Триест» затонул на глубине 10 915 метров. Приборы записывали странные звуки и тени, а сама ванна сильно пострадала, хоть и считалась тяжелой. Это породило множество фантастических предположений о том, что может обитать на дне Марианской впадины. Однако до сих пор нет научного объяснения тому, что тогда произошло с морским курортом.
Рельеф рва был впервые нанесен на карту в 2010-х годах. Исследования Университета Нью-Гемпшира (США) выявили у подножия четыре горных хребта высотой около 2,5 километров.
Первое глубоководное погружение
Первый космический турист отправился к звездам в 2001 году. А первая экскурсия в самую глубокую подводную впадину планеты состоялась спустя 19 лет. Неужели в глубинах океана нет ничего интересного и полезного?
«Океанские глубины мы изучили хуже космоса. Там уже побывало 560 человек, на Луне — 12, а на глубине более 10 тысяч метров — всего 7», — сказал Роб МакКаллум, совладелец водолазной компании Марианской впадины.
23 января 1960 года французский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш совершили глубоководное погружение. Это было в Тихом океане. Батискаф, на котором ныряли исследователи, получил название «Триест» — это небольшая гондола с железными стенками толщиной 5 миллиметров. Места едва хватило на двоих.
Над гондолой огромный бак с бензином и два грузила с чугунной дробью. Бензин легче воды. При погружении он истек кровью, и аппарат опустился на дно. Когда нужно было подняться, на грузилах отключались электромагниты — дробь высыпалась — аппарат становился легче и поднимался. Система проста и понятна. С такой подводной лодкой мог справиться любой.
Кто еще погружался в марианскую впадину
На дне Марианской впадины побывало всего четыре научных прибора, и только две экспедиции были людьми.
Проект «Нектон»
Первая экспедиция в бездну Челленджера — Дон Уолш и Жак Пикар
Первый спуск в пучину «Челленджера» состоялся в 1960 году на обитаемом подводном аппарате «Триест», названном в честь одноименного итальянского города, где он был создан. Им управляли лейтенант ВМС США Дон Уолш и швейцарский океанограф Жак Пикар. Устройство было разработано отцом Жака, Огюстом Пикаром, который уже имел опыт изготовления ванн.
Триест совершил свое первое погружение в Средиземном море в 1953 году, где тогда достиг рекордной глубины в 3150 м. Всего в период с 1953 по 1957 год морской курорт совершил несколько погружений, и опыт эксплуатации показал, что он может погружаться и на более серьезные глубины.
Триест был куплен ВМС США в 1958 году, когда США заинтересовались исследованием морского дна в Тихоокеанском регионе, где некоторые островные государства перешли под их фактическую юрисдикцию как страны-победительницы во Второй мировой войне.
После некоторых доработок, в частности, еще большего сжатия внешней части корпуса, «Триест» начал подготовку к погружению в Марианскую впадину. Жак Пикар остался пилотом морского курорта, так как у него был самый большой опыт пилотирования Трира в частности и спа-кафе в целом. Его компаньоном был Дон Уолш, в то время лейтенант ВМС США, служивший на подводной лодке, а позже ставший известным ученым и военно-морским специалистом.
Проект первого погружения на дно Марианской впадины носил кодовое название Project Nekton, хотя в народе это название не прижилось.
Погружение началось утром 23 января 1960 года в 8:23 по местному времени. На глубину 8 км аппарат опускался со скоростью 0,9 м/с, затем снизилась до 0,3 м/с. Исследователи впервые увидели дно в 13:06. Таким образом, время на первое погружение составило почти 5 часов. В самом низу морского курорта было всего 20 минут. За это время исследователи измерили плотность и температуру воды (была +3,3ºС), замерили радиоактивный фон, наблюдали неизвестную рыбу, похожую на камбалу, а на дне внезапно оказалась креветка. По измеренному давлению была также рассчитана глубина погружения, которая составила 11 521 м, которая впоследствии была скорректирована до 10 916 м.
Когда они были на дне пропасти претендента, они исследовали и успели освежиться плиткой шоколада.
После этого батискаф был освобожден от балласта и начался подъем, который занял меньше времени — 3,5 часа.
Батискаф Триест, где было совершено первое погружение в Бездну Челленджера
Подводный аппарат «Кайко»
Кайко — второй из четырех подводных аппаратов, достигших дна Марианской впадины. Но он ходил туда дважды. Этот беспилотный дистанционно управляемый подводный аппарат был создан Японским агентством морских наук и технологий (JAMSTEC) и предназначался для исследования глубоководного дна океана. Установка была оснащена тремя видеокамерами, а также двумя манипуляторами, дистанционно управляемыми с поверхности.
Он совершил более 250 погружений и внес огромный вклад в науку, но свое самое известное путешествие он совершил в 1995 году, нырнув на глубину 10 911 миль в Бездне Челленджера. Он состоялся 24 марта, и на поверхность были подняты образцы экстремофильных бентосных организмов — так называемых животных, способных выжить в самых экстремальных условиях окружающей среды.
Кайко снова вернулся в Бездну Челленджера год спустя, в феврале 1996 года, и взял пробы почвы и микроорганизмов со дна Марианской впадины.
К сожалению, Кайко был потерян в 2003 году из-за обрыва троса, соединяющего его с транспортным судном.
Глубоководные подводные аппараты Kaiko
Глубоководный аппарат «Нерей»
Беспилотное дистанционно-управляемое глубоководное судно «Нерей» (англ. Nereus) замыкает тройку аппаратов, достигших дна Марианской впадины. Его погружение состоялось в мае 2009 г. Нерей достиг глубины 10 902 м. Его отправили на место самой первой экспедиции на дно Бездны Челленджера. Он провел на дне 10 часов, отправляя живое видео со своих камер на транспортное судно, после чего собрал пробы воды и грунта и благополучно вернулся на поверхность.
Аппарат был потерян в 2014 году во время погружения в желоб Кермадек на глубине 9900 м.
Глубоководное судно Nereus
Deepsea Challenger
Последнее на сегодняшний день погружение на дно Марианской впадины совершил знаменитый канадский режиссер Джеймс Кэмерон, вписавший себя не только в историю кинематографа, но и в историю великих первооткрывателей. Это произошло 26 марта 2012 года на одноместном купальном костюме Deepsea Challenger, созданном австралийским инженером Роном Аллуном в сотрудничестве с National Geographic и Rolex. Главной целью этого погружения был сбор документальных свидетельств жизни на таких экстремальных глубинах. Из взятых образцов почвы было обнаружено 68 новых видов животных. Сам режиссер сказал, что единственным животным, которое он увидел на дне, был амфипод, амфипод, похожий на маленькую креветку длиной около 3 см. Эти кадры легли в основу документального фильма о его погружении в Бездну Челленджера.
Джеймс Кэмерон стал третьим человеком на Земле, побывавшим на дне Марианской впадины. Он установил рекорд скорости погружения — его морской курорт достиг глубины 11 км менее чем за два часа, а также стал первым человеком, достигшим такой глубины в одиночном погружении. На дне он провел 6 часов, что также является рекордом. Батискаф Триест оказался на дне всего за 20 минут.
Deepsea Challenger — подводная лодка, на которой Джеймс Кэмерон достиг дна Марианской впадины
Как образовалась Марианская впадина?
Глубокий желоб образовался много миллионов лет назад в результате смещения тектонических плит. Один слой опустился под другой, войдя в мантию Земли и образовав впадину.
Изучив гористое дно желоба, участники океанографической экспедиции из Нью-Гэмпшира предположили, что местным горным хребтам около 180 миллионов лет. Более массивная Тихоокеанская плита «заползает» под Филиппинскую плиту, образуя складки.
Стремление к звездам
16 июля 1969 года на Луну приземлился американский космический корабль «Аполлон». Расширение пространства вступило в новый виток. Из-за космических полетов проект подводного дома был свернут.
Мировые державы вложили огромные силы и ресурсы в звездные состязания, на остальное денег не хватило. Конечно, изучение морских глубин не является полностью закрытым. Были подводные лодки, были глубоководные суда типа «Мир», которые строились в Советском Союзе. Но по-настоящему о морских пантерах вспомнили только в начале 21 века.
«52 года спустя после моего погружения ко мне подошел режиссер Джеймс Кэмерон и пригласил присоединиться к его экспедиции в Бездну Челленджера на батискафе «Дипси Челленджер». Это была первая экспедиция в эти края за полвека. Хорошо, что последняя за последние лет всем стало ясно, насколько важны эти глубоководные исследования», — сказал Дон Уолш.
Странные звуки
А в 2014-2016 годах ученых заинтересовали странные звуки, которые были зафиксированы в Марианской впадине на глубине 1000 метров. Звук начинался с низких частот и имитировал стон, затем нарастал и заканчивался металлическим скрежетом.
Сразу же возникли предположения о глубоководных чудовищах и даже об НЛО. Первоначально океанологи предполагали, что звуки издают киты. Например, желоб может просто исказить их пение. Однако вскоре они даже усомнились в своей версии, ведь песню китов можно услышать не круглый год, они «поют» только зимой, в брачный период. Да и не могут переключаться на более высокие частоты.
Ученые также знают, что Марианская впадина поглощает тонны воды. Но куда девается эта вода?
Удивительные открытия
В желобе на глубине около 4 километров лежит действующий вулкан Дайкоку, извергающий жидкую серу, кипящую при 187 °С в небольшой впадине. Единственное озеро жидкой серы было обнаружено только на спутнике Юпитера Ио.
в 2-х километрах от поверхности крутятся «черные курильщики» — источники геотермальной воды с сероводородом и другими веществами, которые при контакте с холодной водой превращаются в черные сульфиды. Движение сульфидной воды напоминает клубы черного дыма. Температура воды в месте слива достигает 450 °С.
На севере каньона находятся «белые курильщики» — гейзеры, извергающие жидкий углекислый газ температурой 70-80°С. Ученые предполагают, что именно в таких геотермальных «котлах» следует искать зарождение жизни на земле. Горячие источники «подогревают» ледяную воду и поддерживают жизнь в бездне – температура на дне Марианской впадины колеблется в пределах 1-3 °С.
Геологические особенности впадины
Длина Марианской впадины составляет 1500 км. Если смотреть по пунктам, то конфигурация будет в виде буквы V (или галочки). Дно плоское, занимает от 1 до 5 км, сужаясь и расширяясь. По мере приближения к поверхности профиль увеличивается в ширину, склоны расходятся на десятки километров. Давление водных масс у дна составляет 108 МПа. Этот показатель более чем в 1000 раз превышает нормальное значение атмосферного давления в Мировом океане.
Жизнь за пределами
Кажется, что в атмосфере полной темноты, тишины, леденящего холода и невыносимого давления жизнь в пещере просто немыслима. Но исследования впадины доказывают обратное: почти на 11 километров под водой обитают живые существа!
Дно воронки покрыто толстым слоем ила из органических отложений, выпавших из верхних слоев океана за сотни тысяч лет. Слизь является прекрасной питательной средой для баррофильных бактерий, составляющих основу питания простейших и многоклеточных организмов. Бактерии, в свою очередь, становятся пищей для более сложных организмов.
экосистема подводного каньона поистине уникальна. Живые существа сумели приспособиться к агрессивной, деструктивной среде в нормальных условиях, при высоком давлении, недостатке света, малом количестве кислорода и высокой концентрации ядовитых веществ. Жизнь в таких невыносимых условиях придавала многим обитателям бездны устрашающий и непривлекательный вид.
У глубоководных рыб невероятные рты, сидящие с острыми длинными зубами. Высокое давление сделало их тела маленькими (от 2 до 30 см). Однако встречаются и крупные экземпляры, например ксенофиофора амеба, достигающие 10 см в диаметре. Плащеносная акула и акула-гоблин, обитающие на глубине 2000 метров, обычно достигают 5-6 метров в длину.
На разной глубине обитают представители разных видов живых организмов. Чем глубже обитатели бездны, тем лучше у них органы зрения, позволяющие уловить малейший отблеск света на теле своей добычи в полной темноте. Некоторые люди даже способны излучать направленный свет. Другие существа полностью лишены органов зрения, их заменяют органы осязания и радар. С увеличением глубины подводные обитатели все больше теряют окраску, тела многих из них почти прозрачны.
На склонах, где обитают «черные курильщики», обитают моллюски, научившиеся обезвреживать губительные для них сульфиды и сероводород. И, что пока остается загадкой для ученых, в условиях колоссального давления на дне им каким-то чудом удается сохранить в целости свою минеральную оболочку. Подобные способности проявляют и другие обитатели Марианской впадины. Изучение проб фауны показало многократное превышение уровня радиации и отравляющих веществ.
К сожалению, глубоководные животные погибают из-за изменения давления при любой попытке вывести их на поверхность. Только благодаря современным глубоководным аппаратам стало возможным изучать обитателей котловины в их естественной среде. Уже идентифицированы представители неизвестной науке фауны.
Какие рыбы живут
Несмотря на огромную глубину и высокое давление в толще воды, Марианская впадина не является необитаемой. До недавнего времени считалось, что жизнь останавливается на глубине 6000 м и ни одно животное не способно выдержать колоссальное давление. Кроме того, на уровне 2000 м прекращается прохождение света и ниже располагается только тьма.
Недавние исследования показали, что даже ниже 6000 м есть жизнь. Итак, кто живет на дне Марианской впадины:
- черви длиной до полутора метров;
- ракообразные;
- моллюски;
- осьминоги;
- морская звезда;
- многие бактерии.
Все эти обитатели приспособились противостоять давлению и темноте, поэтому имеют специфические формы и цвета.
Хищные рыбы, обитающие в пещере, выглядят устрашающе:
- рот шире размера тела с сочлененными челюстями;
- рот усеян длинными, острыми и изогнутыми зубами;
- плавники заменены шипами;
- хищники питаются рыбой размером 2-30 см.
рыба удильщик
Рыба приспособилась к полной темноте. У некоторых есть фотофоры — светящиеся органы для защиты, добычи или освещения. Другие выбрасывают светящуюся жидкость и прячутся за этой пеленой. Некоторые рыбы с помощью тонких отростков в теле чувствуют электрический импульс и запах других животных.
У других рыб вместо плавательных пузырей жировые подушечки, перераспределяющие количество воды, и хрящи вместо костей. Мышц нет. На дне Марианской впадины встречаются:
- рыба — футбол;
- рыба — топор, похожий на этот инструмент, с серебристо-голубым цветом и телескопическими глазами;
- плащеносная акула, похожая на змею и акулу-домового (гоблина), длиной 5-6 м;
- бочкоглазая или малоротая Macropinna с полупрозрачной головой;
- морской черт, самки размером до 1 м.
рыба топор
Радиация на глубине
Недавно ученые обнаружили, что радиоактивный углерод, выброшенный в атмосферу в результате испытаний ядерных бомб в 20 веке, достиг самых глубоких частей океана. Исследователи Китайской академии наук в Гуанчжоу обнаружили первые свидетельства наличия радиоактивного углерода в результате испытаний ядерной бомбы в мышечной ткани ракообразных, обитающих в Марианской впадине.
«Хотя циркуляции океана требуются сотни лет, чтобы доставить воду с углеродом-14 в самую глубокую впадину, это происходит намного быстрее с помощью пищевой цепи», — объясняют исследователи.
Углерод-14 — это радиоактивный углерод, который образуется естественным образом при взаимодействии космических лучей с азотом в атмосфере. Ученые находят его практически во всех живых организмах и используют для датировки археологических и геологических образцов.
Испытания термоядерного оружия, проведенные в 1950-х и 1960-х годах, удвоили количество углерода-14 в атмосфере, когда нейтроны от бомб реагировали с азотом в воздухе. Уровни такого углерода достигли пика в середине 1960-х годов, а затем снизились с прекращением ядерных испытаний в атмосфере. После испытаний углерод быстро выпал из атмосферы и смешался с поверхностью океана. С тех пор ученые наблюдали повышенные уровни в морских организмах вскоре после начала испытаний бомбы.
Потребуется еще много лет и исследований, чтобы раскрыть все тайны Марианской впадины. Например, загадочные звуки ученые открыли еще в 2016 году, но продолжают спорить об их природе. Чтобы разгадать эту загадку, необходимы дополнительные данные, включая генетическую, акустическую и визуальную идентификацию.
Так что же мы знаем
Чтобы понять, как образовалась Марианская подводная щель, следует вспомнить, что такие дыры (троги) обычно образуются по краям океанов под воздействием движущихся литосферных плит. Океанические плиты, более древние и тяжелые, «подползают» под континентальные, образуя на стыках глубокие впадины. Наиболее глубоким является место соединения тектонических плит Тихого океана и Филиппин у Марианских островов (Марианский желоб). Тихоокеанская плита движется со скоростью 3-4 сантиметра в год, что приводит к повышенной вулканической активности по обоим краям.
На всем протяжении этого глубочайшего провала было найдено четыре так называемых моста — поперечных горных хребта. Хребты, вероятно, образовались за счет движения литосферы и вулканической деятельности.
Канал V-образный в поперечном сечении, сильно расширяющийся кверху и сужающийся книзу. Средняя ширина каньона в верхней части составляет 69 километров, в самой широкой части — до 80 километров. Средняя ширина дна между стенами составляет 5 километров. Уклон стен почти чистый и составляет всего 7-8°. Впадина вытянута с севера на юг на 2500 километров. Канал имеет среднюю глубину ок. 10 000 метров.
На сегодняшний день на самом дне Марианской впадины побывали всего три человека. В 2018 году планируется новое пилотируемое погружение на «дно мира» в самом глубоком районе. На этот раз знаменитый русский путешественник Федор Конюхов и полярный исследователь Артур Чилингаров попытаются покорить впадину и узнать, что она скрывает в глубинах. В настоящее время производится глубоководная баня и готовится программа исследований.
