Deep Discoverer исследует стенку подводной горы на субдукции Гиот 1. (Изображение предоставлено: Управление NOAA по изучению и исследованию океана, 2016 г. Глубоководная разведка Марианских островов)
Марианская впадина (Марианский Желоб) – это самая глубокая океаническая впадина на Земле, в которой находятся две самые низкие точки на планете.
Впадина в форме полумесяца находится в западной части Тихого океана, к востоку от Марианских островов вблизи острова Гуам. Регион, окружающий впадину, примечателен многими уникальными условиями окружающей среды, включая жерла, бурлящие жидкой серой и углекислым газом, действующие грязевые вулканы и морскую жизнь, приспособленную к давлению, в 1000 раз превышающему давление на уровне моря.
Бездна Челленджера, расположенная в южной части Марианской впадины, является самым глубоким местом в океане. Ее глубину трудно измерить с поверхности, но в 2010 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований использовало звуковые импульсы, посылаемые через океан, и определило глубину Бездны Челленджера в 10 994 метра. Оценка 2021 года с использованием датчиков давления показала, что самое глубокое место в Бездне Челленджера составляет 10 935 метров. Другие современные оценки различаются менее чем на 305 метров.
Второе по глубине место в океане также находится в Марианской впадине. Бездна Сирены, которая находится в 200 км к востоку от Бездны Челленджера, составляет 10 809 метров.
Для сравнения, гора Эверест находится на высоте 8 848 метров над уровнем моря, то есть самая глубокая часть Марианской впадины на 2 147 метров глубже, чем высота Эвереста.
Кому принадлежит Марианская впадина?
Длина Марианской впадины составляет 2 542 км – более чем в пять раз больше длины Большого каньона. Однако ширина впадины составляет в среднем всего 69 км.
Поскольку Гуам является территорией США, а 15 Северных Марианских островов управляются Содружеством США, юрисдикцией над Марианской впадиной обладают США. В 2009 году бывший президент Джордж Буш-младший учредил Морской национальный памятник Марианской впадины, который создал охраняемый морской заповедник для примерно 506 000 квадратных километров морского дна и вод, окружающих отдаленные острова. Памятник включает в себя большую часть Марианской впадины, 21 подводный вулкан и территории вокруг трех островов.
Марианская впадина расположена в западной части Тихого океана. (Изображение предоставлено: www.freeworldmaps.net)
Как образовалась Марианская впадина?
Марианская впадина образовалась в результате процесса, происходящего в зоне субдукции, где сталкиваются две массивные плиты океанической коры, известные как тектонические плиты. В зоне субдукции один кусок океанической коры проталкивается и протаскивается под другим, погружаясь в мантию Земли, слой под корой. Там, где два куска коры пересекаются, над изгибом погружающейся коры образуется глубокая впадина. В данном случае тихоокеанская плита прогибается под филлипинской плитой.
Возраст тихоокеанской плиты составляет около 180 миллионов лет в том месте, где она погружается во впадину. Филиппинская плита моложе и меньше по размеру, чем тихоокеанская.
Какой бы глубокой ни была впадина, она не является местом, расположенным ближе всего к центру Земли. Поскольку планета выпуклая в районе экватора, радиус на полюсах примерно на 25 км меньше радиуса на экваторе. Таким образом, часть морского дна Северного Ледовитого океана находится ближе к центру Земли, чем Бездна Челленджера.
Давление воды на дно впадины составляет более 703 килограмм на квадратный метр. Это более чем в 1000 раз превышает давление, ощущаемое на уровне моря, или эквивалентно давлению 50 реактивных самолетов, нагроможденных на человека.
Есть ли в Марианской впадине вулканы?
Цепь вулканов, возвышающихся над океанскими волнами и образующих Марианские острова, отражает серповидную форму Марианской впадины. На островах расположено множество странных подводных вулканов.
Например, подводный вулкан Эйфуку извергает жидкий углекислый газ из гидротермальных источников, похожих на дымоходы. Жидкость, выходящая из этих труб, имеет температуру 103°C. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), на подводном вулкане Дайкоку, расположенном неподалеку, ученые обнаружили бассейн с расплавленной серой на глубине 410 метров под поверхностью океана, что не встречается больше нигде на Земле. (1)
Что обитает в Марианской впадине?
Недавние научные экспедиции обнаружили удивительно разнообразную жизнь в этих суровых условиях. Животные, обитающие в самых глубоких частях Марианской впадины, выживают в условиях полной темноты и экстремального давления.
Пища в Марианской впадине крайне ограничена, поскольку глубокое ущелье находится далеко от суши. Наземный растительный материал редко попадает на дно впадины, а мертвый планктон, опускающийся с поверхности, должен опуститься на тысячи метров, чтобы достичь Бездны Челленджера. Вместо этого некоторые микробы питаются химическими веществами, такими как метан или сера, а другие существа пожирают морскую жизнь, которая находится ниже их в пищевой цепи.
Три самых распространенных организма на дне Марианской впадины – это ксенофиофоры, амфиподы и маленькие морские огурцы (голотурии).
Это одни из самых глубоководных голотурий, которые когда-либо наблюдались, и они были относительно многочисленны.
Оранжевым цветом показаны очертания Pseudoliparis swirei. Если смотреть слева, то у нее большая голова, слегка заостренная, с множеством тонких острых зубов. Сзади виден длинный позвоночник. Под позвоночником и внутри желудка находится маленькое, но толстое червеобразное существо с маленькими усиками зеленого цвета. (Иллюстрация: Адам Саммерс / Вашингтонский университет).
Одноклеточные ксенофиофоры похожи на гигантских амеб, они питаются, окружая и поглощая пищу. Амфиподы – блестящие, похожие на креветок падальщики, которых обычно находят в глубоководных впадинах; как они выжили там, оставалось загадкой, поскольку панцири амфипод легко растворяются в условиях высокого давления Марианской впадины. Но в 2019 году японские исследователи обнаружили, что по крайней мере один вид обитателей Марианской впадины для укрепления своего панциря использует алюминий, получаемый из морской воды.
Во время экспедиции Кэмерона в 2012 году ученые также заметили микробные маты в Бездне Сирены, зоне к востоку от Бездны Челленджера. Эти скопления микробов питаются водородом и метаном, выделяющимися в результате химических реакций между морской водой и горными породами.
Один из главных хищников региона – обманчиво уязвимая на вид рыба. В 2017 году ученые сообщили, что им удалось собрать образцы необычного существа, названного Pseudoliparis swirei, которое обитает на глубине около 8 000 метров. Маленькое, розовое и бесчешуйчатое тело этой рыбы вряд ли способно выжить в такой суровой среде, но это существо полно сюрпризов, сообщили ученые в исследовании, опубликованном в том же году в журнале Zootaxa. Это животное, похоже, доминирует в этой экосистеме, заходя глубже, чем любая другая рыба, и пользуясь отсутствием конкурентов, пожирая обильную беспозвоночную добычу, населяющую впадину, пишут авторы исследования. (2)
Загрязнена ли Марианская впадина?
К сожалению, глубоководная часть океана может служить потенциальным поглотителем выброшенных загрязняющих веществ и мусора. В исследовании, опубликованном в 2017 году в журнале Nature Ecology and Evolution, исследовательская группа под руководством ученых из Ньюкаслского университета в Великобритании показала, что химические вещества, запрещенные в 1970-х годах, все еще скрываются в самых глубоких частях океана. (3)
Взяв пробы амфипод (ракообразных, похожих на креветок) из Марианской и Кермадекской впадин, исследователи обнаружили чрезвычайно высокий уровень содержания стойких органических загрязнителей (СОЗ) в жировых тканях организмов. Среди них были полихлорированные бифенилы (ПХБ) и полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) – химические вещества, обычно используемые в качестве электрических изоляторов и антипиренов, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution. Эти СОЗ попадали в окружающую среду в результате промышленных аварий и утечек на свалках с 1930-х годов до 1970-х годов, когда они были окончательно запрещены.
Ученые все еще думают, что глубокий океан – это удаленное и нетронутое царство, защищенное от воздействия человека, но исследование показывает, что, к сожалению, это может быть далеко от истины. (4)
Фактически, амфиподы в исследовании содержали уровни загрязнения, аналогичные тем, которые были обнаружены в заливе Суруга, одной из самых загрязненных промышленных зон северо-западной части Тихого океана.
Плотность микропластика в морских глубинах гораздо выше, чем считалось ранее. (Изображение предоставлено: Shutterstock)
Поскольку СОЗ не могут разлагаться естественным путем, они сохраняются в окружающей среде десятилетиями, попадая на дно океана в виде загрязненных пластиковых обломков и мертвых животных. Затем загрязняющие вещества передаются от существа к существу по пищевой цепи океана, что в конечном итоге приводит к концентрации химических веществ, намного превышающей уровень загрязнения на поверхности.
Тот факт, что ученые обнаружили столь необычные уровни содержания этих загрязняющих веществ в одном из самых отдаленных и труднодоступных мест обитания на Земле, наглядно демонстрирует долгосрочное и разрушительное воздействие, которое человечество оказывает на планету.
Марианская впадина также не застрахована от пластикового загрязнения, которое вторгается в Мировой океан. В 2018 году в журнале Geochemical Perspectives была опубликована статья о том, что микропластик был тревожно распространен в самых низких водах Марианской впадины, что указывает на то, что эти пластики просачиваются через океан и концентрируются в его самых глубоких точках. (5)
Погружался ли кто-нибудь в Марианскую впадину?
Люди исследуют Марианскую впадину уже более ста лет.
- В 1875 году впадина была обнаружена кораблем «Челленджер» с помощью недавно изобретенного оборудования для зондирования во время кругосветного плавания, сообщается на сайте DeepSea Challenge. В 1951 году впадина была вновь прозондирована судном HMS Challenger II. Бездна Челленджера, самая глубокая часть впадины, была названа в честь этих двух судов. (6)
- Первым судном с экипажем, достигшим дна Бездны Челленджера, была «глубоководная лодка» под названием Trieste, которая совершила это путешествие в 1960 году. Подводный аппарат под командованием лейтенанта ВМС США Дона Уолша и швейцарского ученого Жака Пиккара достиг глубины 10 911 метров.
- В 2012 году Джеймс Кэмерон стал пилотом второй миссии по достижению дна Бездны Челленджера. Кинорежиссер в одиночку управлял подводным аппаратом Deepsea Challenger, снимая кадры для National Geographic. Он погрузился на глубину чуть меньше первоначального рекорда, достигнув глубины 10 908 метров. (7)
- В 2019 году исследователь и бизнесмен Виктор Весково управлял судном DSV Limiting Factor, побив рекорд самого глубокого погружения в Бездну Челленджера. Он спустился на глубину 10 927 метров.
- Безэкипажные погружения роботизированных подводных аппаратов во впадину также расширили знания человека об этом глубоководном океаническом рубеже. В 1995 году японская подводная лодка «Кайко» без экипажа собрала образцы и данные из впадины. В 2009 году американский гибридный дистанционно управляемый аппарат Nereus опустился на дно Бездны Челленджера и оставался там в течение 10 часов, записывая видео. (По данным BBC, в 2014 году аппарат Nereus взорвался во время исследования другой глубоководной впадины – Кермадек.) (8)
- В 2021 году испанская Экспедиция «Кольцо огня» компании Caladan Oceanic, часть II, собрала мантийные породы со дна Марианской впадины, которые содержали микробные маты. (9)
Научный журналист, освещающий широкий круг тем, касающихся окружающей среды, климатического кризиса, загрязнения и жизни людей. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
