марианский желоб что на дне
Загадочная «жажда» Марианской впадины: самое глубокое место на Земле поглощает в никуда тонны воды
В то время, как на самой высокой точке планеты, Эвересте, побывали тысячи человек, на дно Марианской впадины спустились лишь трое. Это самое малоизученное место на Земле, вокруг него существует множество загадок. На прошлой неделе геологи выяснили, что за миллион лет через разлом на дне впадины в недра Земли проникло 79 млн т воды. Что произошло с ней после этого, неизвестно. «Хайтек» рассказывает о геологическом строении самой низкой точки планеты и о странных процессах, которые происходят на ее дне.
Читайте «Хайтек» в
Без солнечных лучей и под колоссальным давлением
Марианская впадина — не вертикальная бездна. Это желоб в форме полумесяца, растянувшийся на 2,5 тыс. км к востоку от Филиппин и к западу от Гуаме, США. Самая глубокая точка впадины, бездна Челленджера, находится на расстоянии 11 км от поверхности Тихого океана. Эвересту, окажись он на дне впадины, до уровня моря не хватило бы 2,1 км.
Марианский желоб (как еще принято называть впадину) — часть глобальной сети прогибов, пересекающих морское дно и образовавшихся в результате древних геологических событий. Они возникают при столкновении двух тектонических плит, когда один пласт погружается под другой и уходит в мантию Земли.
Подводную траншею обнаружил британский исследовательский корабль «Челленджер» во время первой глобальной океанографической экспедиции. В 1875 году ученые попытались измерить глубину диплотом — веревкой с привязанным к ней грузом и метровой разметкой. Веревки хватило только на 4 475 морских саженей (8 367 м). Спустя почти сто лет судно «Челленджер II» вернулось к Марианской впадине с эхолотом и установило нынешнее значение глубины — 10 994 м.
Дно Марианской впадины скрыто в вечной темноте — солнечные лучи не проникают на такую глубину. Температура всего на несколько градусов выше нуля — и близка к точке замерзания. Давление в бездне Челленджера составляет 108,6 МПа, что примерно в 1 072 раза больше нормального атмосферного давления на уровне Мирового океана. Это в пять раз больше давления, которое создается при ударе пули о пуленепробиваемый объект и примерно равно давлению внутри реактора для синтеза полиэтилена. Но люди нашли способ добраться до дна.
Человек на глубине
Первыми людьми, побывавшими в бездне Челленджера, стали американские военные Жак Пиккар и Дон Уолш. В 1960 году на батискафе «Триест» они за пять часов спустились на 10 918 м. На этой отметке исследователи провели 20 минут и почти ничего не увидели из-за облаков ила, поднятых аппаратом. Кроме рыбы из вида камбалообразных, на которую попал луч прожектора. Наличие жизни под таким высоким давлением стало главным открытием миссии.
До Пиккара и Уолша ученые считали, что в Марианском желобе не могут жить рыбы. Давление в нем настолько велико, что кальций может существовать только в жидком виде. Это значит, что кости позвоночных должны буквально растворяться. Нет костей, нет и рыб. Но природа показала ученым, что они ошибаются: живые организмы способны адаптироваться даже к таким невыносимым условиям.
Множество живых организмов в бездне Челленджера обнаружил батискаф Deepsea Challenger, на котором в 2012 году на дно Марианской впадины в одиночку спустился режиссер Джеймс Кэмерон. В образцах грунта, взятых аппаратом, ученые нашли 200 видов беспозвоночных, а на дне впадины — странных полупрозрачных креветок и крабов.
На глубине 8 тыс. м батискаф обнаружил самую глубоководную рыбу — нового представителя вида липаровых или морских слизней. Голова рыбы напоминает собачью, а ее тело очень тонкое и эластичное — во время движения она напоминает полупрозрачную салфетку, которую несет течением.
На несколько сотен метров ниже живут гигантские десятисантиметровые амебы, называемые ксенофиофоры. Эти организмы демонстрируют удивительную устойчивость к нескольким элементам и химическим веществам, таким как ртуть, уран и свинец, которые убили бы других животных или человека за несколько минут.
Ученые считают, что на глубине существует еще множество видов, ожидающих открытия. Кроме того, до сих пор не ясно, как такие микроорганизмы — экстремофилы — могут выживать в столь экстремальных условиях.
Ответ на этот вопрос приведет к прорыву в биомедицине и биотехнологиях и поможет понять, как зародилась жизнь на Земле. Например, исследователи из Университета Гавайев полагают, что грязевые термальные вулканы вблизи впадины могли обеспечить условия для выживания первых организмов на планете.
Что за разлом?
Впадина обязана своей глубиной разлому двух тектонический плит — тихоокеанский пласт уходит под филлипинский, образуя глубокий желоб. Регионы, в которых произошли такие геологические события, называют зоной субдукции.
Толщина каждой плиты составляет почти 100 км, а глубина разлома — по меньшей мере 700 км от самой нижней точки бездны Челленджера. «Это айсберг. Человек даже не был на вершине — 11 ничто по сравнению с 700, скрывающимися на глубине. Марианская траншея — это граница между пределами человеческих знаний и реальностью, которая недоступна человеку», — рассказывает геофизик Роберт Стерн из Техасского университета.
Ученые предполагают, что через зону субдукции в мантию Земли попадает вода в больших объемах — скалы на границах разломов действуют, как губки, поглощая воду, и транспортируют ее в недры планеты. В результате вещество оказывается на глубине от 20 до 100 км ниже морского дна.
Геологи из Университета Вашингтона выяснили, что за последний миллион лет через стык в недра земли попало более 79 млн т воды — это в 4,3 раза больше предыдущих оценок.
Главный вопрос — что происходит с водой в недрах. Считается, что водный цикл замыкают вулканы, возвращая воду в атмосферу в виде водяного пара во время извержений. Эта теория подтверждалась предыдущими измерениями объемов воды, проникающих в мантию. Вулканы выбрасывали в атмосферу примерно равный поглощенному объем.
Новое исследование опровергает эту теорию — подсчеты свидетельствуют о том, что Земля поглощает больше воды, чем возвращает. И это действительно странно — при условии, что уровень Мирового океана за последние несколько сотен лет не только не уменьшился, но и вырос на несколько сантиметров.
Возможное решение — отказ от теории равных пропускных возможностей всех зон субдукции на Земле. Вероятно, условия в Марианском желобе более экстремальные, чем в других частях планеты, а через разлом в бездне Челленджера в недра проникает больше воды.
«Зависит ли количество воды от особенностей строения зоны субдукции, например, от угла изгиба плит? Мы предполагаем, что аналогичные разломы существуют на Аляске и в Латинской Америке, но пока человеку не удалось обнаружить более глубокой структуры, чем Марианская впадина», — добавил ведущий автор исследования Даг Винес.
Вода, скрывающаяся в недрах Земли, — не единственная загадка Марианской впадины. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) называет регион парком развлечений для геологов.
Это единственное место на планете, где углекислый газ существует в жидкой форме. Он выбрасывается несколькими подводными вулканами, расположенными за пределами Окинавского прогиба вблизи Тайваня.
На глубине 414 м в Марианской впадине находится вулкан Дайкоку, который представляет собой озеро чистой серы в жидкой форме, которая постоянно кипит при температуре 187 °С. На 6 км ниже располагаются геотермальные источники, выбрасывающие воду при температуре 450 °С. Но эта вода не кипит — процессу мешает давление, оказываемое 6,5-километровым водным столбом.
Океаническое дно на сегодня изучено человеком меньше, чем Луна. Вероятно, ученым удастся обнаружить разломы глубже Марианской впадины или, по меньшей мере, исследовать ее строение и особенности.
Зомби-черви и акула-гоблин: 10 самых странных тварей Марианской впадины
Марианская впадина была по-настоящему открыта лишь 23 января 1960 года. В этот день французский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш совершили погружение в батискафе «Триест». Спуск аппарата продолжался 4 часа 48 минут, подъем — 3 часа 15 минут. На дне исследователи пробыли около 20 минут, съев там по шоколадке, чтобы подкрепиться. К своему удивлению на огромной глубине они обнаружили рыб, похожих на камбалу. С этих пор человечество не перестает удивляться тем странным, совершенно инопланетным тварям, которые водятся в Марианской впадине.
Не перестаем удивляться и мы, всей редакцией восхищаясь этими тварями. Предлагаем погрузиться за ними вместе с нами: от относительно небольших глубин до многих километров под уровнем моря:
ГЛУБИНА 800 МЕТРОВ
Бентокодон
Медуза. Специалист по поеданию светящихся тварей
Медузы — весьма распространенные животные, так что встречаются и в морских глубинах. Бентокодон любопытна тем, что у нее, в отличие от других медуз, нет сидячей стадии и стрекательных клеток. Иными словами, она всю свою жизнь проводит как планктон, свободно плавая в толще воды.
Еще одна любопытная деталь бентокодона — красный купол, который, по идее, должен демаскировать ее, но на деле действует как раз для маскировки. Эта медуза ест крошечных животных, многие из которых обладают биолюминесценцией. Светясь внутри нее, они выдавали бы ее хищникам, а непрозрачный красный купол спасает от этого.
Малоротая макропинна
Рыба с прозрачной головой
Малоротая макропинна известна людям с 1939 года, когда морякам удалось выловить ее в Тихом океане, однако из-за резкой смены давления ее и без того странное тело, подвергшееся деформации, привело исследователей к мнению о том, что это просто изуродованная рыба-мутант.
Ее глаза находятся в толще прозрачной головы и направлены вверх. Так рыба умудряется издалека высматривать силуэты мелкой добычи. Сама по себе прозрачная часть головы имеет форму чаши, что, судя по всему, помогает собрать чуть больше света с поверхности. Своего рода локатор.
ГЛУБИНА 1000 МЕТРОВ
Акула-гоблин, она же акула-домовой
Отвратительна и обладает розовым цветом
Вы наверняка видели фото акулы-домового, растиражированные из-за потрясающей отвратительности этой рыбины. Ее нос уродливо выдается вперед, а челюсти способны немного выдвигаться вперед, как у Чужого. И, довершая картину, ее зубы похожи на острые иглы — очевидно, чтобы вам еще хуже спалось.
Намного меньше известно то, что оригинальный цвет этой акулы — розовый. Точнее, ее кожа полупрозрачна, так что находящиеся у поверхности капилляры просвечивают. Еще менее малоизвестный факт — печень акулы-гоблина (как и у плащеносной акулы, о которой чуть ниже) просто огромна и достигает четверти массы тела. К тому же она живородящая, так что если до этого вам не было жутковато, представьте себе целую стаю маленьких акул-гоблинов, которые хватают вас за ляжки на километровой глубине.
ГЛУБИНА 1500 МЕТРОВ
Плащеносная акула
Реликт, напоминающий угря
Плащеносная акула — реликтовое животное, живое ископаемое, сохранившееся почти неизменным на протяжении 80 миллионов лет. Ее тело напоминает тело угря — вытянутое и невероятно гибкое. Что еще страннее, охотится она во многом как сухопутная змея: подкараулив жертву эта акула «выстреливает» своим телом словно какая-нибудь гадюка, хватая жертву. У плащеносной акулы большой рот, в котором находится 300 зубов, напоминающих якоря по форме.
Еще удивительнее гибкость этой акулы выглядит, если посмотреть на ее внутренние органы. Ее печень просто огромна (благодаря ей рыба балансирует в толще воды) и, казалось бы, должна сильно мешать во время движения. Но, судя по всему, плащеносная акула стремительна вопреки своей анатомии.
Топориковые рыбы
Обладают светящимся камуфляжем
Топориковые рыбы — весьма удачное название. Они действительно похожи на топорище по форме, да еще и очень тощие и обладают блестящими чешуйками, из-за которых их поверхность кажется металлической. Но самое крутое в них — это их мастерский камуфляж.
Топориковые обладают светящимися участками, фотофорами, что, казалось бы, не самая удачная стратегия для тех, кто прячется от хищников. Хитрость заключается в том, что фотофоры у топориковых направлены вниз, они зеленоватые и светятся так, что сбивают противника с толку. Если смотреть на этих рыб снизу вверх, они будут сливаться с поверхностью воды, поскольку оттуда тоже поступает небольшое количество света. Чертовски хитро.
ГЛУБИНА 2000 МЕТРОВ
Идиакант
Он же морской дракон
Рыбой, которая охотится с помощью биолюминесценции, вроде удильщика, уже никого не удивишь, но похожие на них идиаканты имеют несколько примечательных отличий. У них угреподобное верткое тело, невероятно растягивающаяся челюсть и светится не только «удочка», но и участки позади каждого глаза и за челюстями. Кроме того, светятся хвост и плавники, а также два ряда огоньков вдоль боков. По-настоящему уникальной эту рыбину делает то, что она светится красным цветом, что большая редкость на глубинах. Выглядит она как новогодняя гирлянда.
Осьминог-телескоп
Прозрачный, с телескопическими глазами
Amphitretus pelagicus — осьминог, который уникален по нескольким причинам. Во-первых, он почти полностью прозрачный, из-за чего его легко спутать с целлофановым пакетом. Во-вторых, он предпочитает плавать не горизонтально, как другие осьминоги, а зависнув в вертикальном положении, чем, кстати, напоминает аппарат Deepsea Challenger, на котором режиссер Джеймс Кэмерон спускался на дно Марианской впадины. Судя по всему, это его стратегия по уклонению от хищников, так им тяжелее всего обнаружить прозрачное существо.
Самое же любопытное — его глаза. Amphitretus pelagicus — единственный из осьминогов, который обладает телескопическими глазами. Они довольно сильно выдвигаются вперед и помогают ему широко обозревать пространство вокруг. Настоящий гений пряток и камуфляжа.
ГЛУБИНА 3000 МЕТРОВ
Зомби-червь
Уникальный падальщик
Официально эти удивительные животные называются оседаксы, а неофициально — «зомби-черви». Это многощетинковые черви, которые живут на огромной глубине, питаются падалью и выглядят довольно жутко (за что и получили свое прозвище). Их внешность действительно необычна: червь больше напоминает растение, которое произрастает прямо из костей мертвых животных. На конце этого червя ветвятся щупальца, посредством которых он дышит, а у «корней» есть небольшой вырост, в котором живут бактерии-симбионты. От этого мешочка вглубь падали растут корнеподобные отростки. В общем, все это слегка похоже на лук, который растет на трупах на глубине 3 тысяч метров.
Эти черви питаются костями крупной падали (предпочитая китов). Их симбионты как раз необходимы им для разложения и поглощения костей. Размножение «зомби-червей» тоже примечательно: крошечные самцы поселяются в теле самки и находят путь к ее яйцам, оплодотворяя их. Затем самка выбрасывает оплодотворенные яйца в воду.
«Пинг-понговое дерево»
Морская губка, которая охотится с помощью шариков
Обычно у губок нет проблем с питанием «сложноусвояемой» пищей — они поедают лишь микроорганизмы. Однако придонная жизнь на большой глубине заставила их научиться питаться многоклеточными. И Chondrocladia lampadiglobus, получившая прозвище «пинг-понговое дерево» за свои шарообразные псевдо-плоды, научилась есть относительно крупных животных самым странным образом.
Шарики, болтающиеся в воде, обладают множеством микроскопических крючков. Жертва (как правило мелкие ракообразные) застревает в них и постепенно погружается в шарик, после чего оказывается переваренной клетками, напоминающими амеб. Иначе говоря, это животное действует скорее как колония микроорганизмов. У Chondrocladia lampadiglobus есть дальний родственник — губка-лира, которая действует по тому же принципу, только напоминает экзотический струнный инструмент.
ГЛУБИНА 4000 МЕТРОВ
Гримпотевтис
Осьминог-Дамбо
Самая забавная из всех глубоководных тварей. Собственно, из-за своей забавности и плавников, напоминающих слоновьи уши, этот осьминог и получил свою известность и прозвище. Однако кроме необычной внешности он имеет несколько любопытных черт.
К примеру, он, судя по всему, единственный из собратьев, кто глотает добычу целиком, не разжевывая. Кроме того, Дамбо — зонтичный осьминог, то есть его щупальца срослись в единый плавник. «Уши», общая форма тела и умение мощно выдувать воду через сопло делают его стремительным хищником. На видео он, как правило, плавает медленно и даже деликатно, но, увидев добычу, он превращается в живую торпеду.
Марианская впадина: куда пропадают тонны воды?
В то время, как на самой высокой точке планеты, Эвересте, побывали тысячи человек, на дно Марианской впадины спустились лишь трое. Это самое малоизученное место на Земле, вокруг него существует множество загадок. На прошлой неделе геологи выяснили, что за миллион лет через разлом на дне впадины в недра Земли проникло 79 млн т воды.
Что произошло с ней после этого, неизвестно. «Хайтек» рассказывает о геологическом строении самой низкой точки планеты и о странных процессах, которые происходят на ее дне.
Без солнечных лучей и под колоссальным давлением
Марианская впадина — не вертикальная бездна. Это желоб в форме полумесяца, растянувшийся на 2,5 тыс. км к востоку от Филиппин и к западу от Гуаме, США. Самая глубокая точка впадины, бездна Челленджера, находится на расстоянии 11 км от поверхности Тихого океана. Эвересту, окажись он на дне впадины, до уровня моря не хватило бы 2,1 км.
Карта Марианской впадины.
Марианский желоб (как еще принято называть впадину) — часть глобальной сети прогибов, пересекающих морское дно и образовавшихся в результате древних геологических событий. Они возникают при столкновении двух тектонических плит, когда один пласт погружается под другой и уходит в мантию Земли.
Подводную траншею обнаружил британский исследовательский корабль «Челленджер» во время первой глобальной океанографической экспедиции. В 1875 году ученые попытались измерить глубину диплотом — веревкой с привязанным к ней грузом и метровой разметкой. Веревки хватило только на 4 475 морских саженей (8 367 м). Спустя почти сто лет судно «Челленджер II» вернулось к Марианской впадине с эхолотом и установило нынешнее значение глубины — 10 994 м.
Дно Марианской впадины скрыто в вечной темноте — солнечные лучи не проникают на такую глубину. Температура всего на несколько градусов выше нуля — и близка к точке замерзания. Давление в бездне Челленджера составляет 108,6 МПа, что примерно в 1 072 раза больше нормального атмосферного давления на уровне Мирового океана. Это в пять раз больше давления, которое создается при ударе пули о пуленепробиваемый объект и примерно равно давлению внутри реактора для синтеза полиэтилена. Но люди нашли способ добраться до дна.
Человек на глубине
Первыми людьми, побывавшими в бездне Челленджера, стали американские военные Жак Пиккар и Дон Уолш. В 1960 году на батискафе «Триест» они за пять часов спустились на 10 918 м. На этой отметке исследователи провели 20 минут и почти ничего не увидели из-за облаков ила, поднятых аппаратом. Кроме рыбы из вида камбалообразных, на которую попал луч прожектора. Наличие жизни под таким высоким давлением стало главным открытием миссии.
До Пиккара и Уолша ученые считали, что в Марианском желобе не могут жить рыбы. Давление в нем настолько велико, что кальций может существовать только в жидком виде. Это значит, что кости позвоночных должны буквально растворяться. Нет костей, нет и рыб. Но природа показала ученым, что они ошибаются: живые организмы способны адаптироваться даже к таким невыносимым условиям.
Множество живых организмов в бездне Челленджера обнаружил батискаф Deepsea Challenger, на котором в 2012 году на дно Марианской впадины в одиночку спустился режиссер Джеймс Кэмерон. В образцах грунта, взятых аппаратом, ученые нашли 200 видов беспозвоночных, а на дне впадины — странных полупрозрачных креветок и крабов.
На глубине 8 тыс. м батискаф обнаружил самую глубоководную рыбу — нового представителя вида липаровых или морских слизней. Голова рыбы напоминает собачью, а ее тело очень тонкое и эластичное — во время движения она напоминает полупрозрачную салфетку, которую несет течением.
На несколько сотен метров ниже живут гигантские десятисантиметровые амебы, называемые ксенофиофоры. Эти организмы демонстрируют удивительную устойчивость к нескольким элементам и химическим веществам, таким как ртуть, уран и свинец, которые убили бы других животных или человека за несколько минут.
Ученые считают, что на глубине существует еще множество видов, ожидающих открытия. Кроме того, до сих пор не ясно, как такие микроорганизмы — экстремофилы — могут выживать в столь экстремальных условиях.
Ответ на этот вопрос приведет к прорыву в биомедицине и биотехнологиях и поможет понять, как зародилась жизнь на Земле. Например, исследователи из Университета Гавайев полагают, что грязевые термальные вулканы вблизи впадины могли обеспечить условия для выживания первых организмов на планете.
Вулканы на дне Марианской впадины.
Что за разлом?
Впадина обязана своей глубиной разлому двух тектонический плит — тихоокеанский пласт уходит под филлипинский, образуя глубокий желоб. Регионы, в которых произошли такие геологические события, называют зоной субдукции.
Толщина каждой плиты составляет почти 100 км, а глубина разлома — по меньшей мере 700 км от самой нижней точки бездны Челленджера. «Это айсберг. Человек даже не был на вершине — 11 ничто по сравнению с 700, скрывающимися на глубине. Марианская траншея — это граница между пределами человеческих знаний и реальностью, которая недоступна человеку», — рассказывает геофизик Роберт Стерн из Техасского университета.
Плиты на дне Марианской впадины.
Ученые предполагают, что через зону субдукции в мантию Земли попадает вода в больших объемах — скалы на границах разломов действуют, как губки, поглощая воду, и транспортируют ее в недры планеты. В результате вещество оказывается на глубине от 20 до 100 км ниже морского дна.
Геологи из Университета Вашингтона выяснили, что за последний миллион лет через стык в недра земли попало более 79 млн т воды — это в 4,3 раза больше предыдущих оценок.
Главный вопрос — что происходит с водой в недрах. Считается, что водный цикл замыкают вулканы, возвращая воду в атмосферу в виде водяного пара во время извержений. Эта теория подтверждалась предыдущими измерениями объемов воды, проникающих в мантию. Вулканы выбрасывали в атмосферу примерно равный поглощенному объем.
Новое исследование опровергает эту теорию — подсчеты свидетельствуют о том, что Земля поглощает больше воды, чем возвращает. И это действительно странно — при условии, что уровень Мирового океана за последние несколько сотен лет не только не уменьшился, но и вырос на несколько сантиметров.
Возможное решение — отказ от теории равных пропускных возможностей всех зон субдукции на Земле. Вероятно, условия в Марианском желобе более экстремальные, чем в других частях планеты, а через разлом в бездне Челленджера в недра проникает больше воды.
«Зависит ли количество воды от особенностей строения зоны субдукции, например, от угла изгиба плит? Мы предполагаем, что аналогичные разломы существуют на Аляске и в Латинской Америке, но пока человеку не удалось обнаружить более глубокой структуры, чем Марианская впадина», — добавил ведущий автор исследования Даг Винес.
Вода, скрывающаяся в недрах Земли, — не единственная загадка Марианской впадины. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) называет регион парком развлечений для геологов.
Это единственное место на планете, где углекислый газ существует в жидкой форме. Он выбрасывается несколькими подводными вулканами, расположенными за пределами Окинавского прогиба вблизи Тайваня.
На глубине 414 м в Марианской впадине находится вулкан Дайкоку, который представляет собой озеро чистой серы в жидкой форме, которая постоянно кипит при температуре 187 °С. На 6 км ниже располагаются геотермальные источники, выбрасывающие воду при температуре 450 °С. Но эта вода не кипит — процессу мешает давление, оказываемое 6,5-километровым водным столбом.
Океаническое дно на сегодня изучено человеком меньше, чем Луна. Вероятно, ученым удастся обнаружить разломы глубже Марианской впадины или, по меньшей мере, исследовать ее строение и особенности.