Что на дне марианской впадины
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.
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.
10 вещей, которые можно найти в Марианской впадине
Вас не удивит то, что у нас есть детальные карты почти всего в нашей Солнечной системе — Луны, Марса, даже Урана. Но одно место, которое мы знаем весьма слабо, находится ближе к нам, чем любая планета или спутник — океаническое дно. Несмотря на то, что оно всего в нескольких километрах от нас, мы картографировали только около пяти процентов морского дна. Оно представляет для нас большую тайну, чем даже Плутон.
Самая глубокая часть нашего океана, Марианская впадина, более известна, чем остальное дно океана, хотя мы по-прежнему почти ничего не знаем о ней. С глубиной в 11 километров и с невероятным давлением на самом дне, впадина представляет собой весьма губительное место для любого, кто отважится спуститься туда и состряпать карту.
Но благодаря современным технологиям и нескольким смельчакам, которые исследовали впадину, рискуя жизнью, мы все же кое-что о ней знаем. Поэтому, если вы когда-нибудь будете в настроении спуститься в Марианскую впадину, вот что вы можете там найти.
Невероятно горячая вода
Особенно пригодится летняя — когда вы приблизитесь к гидротермальным источникам примерно на глубине 1,6 километров. В мире, где вода находится в одном шаге от превращения в лед, есть несколько гейзеров, которые нагревают воду примерно до 450 градусов по Цельсию. Вода из этих отверстий (известных также как «черные курильщики») выстреливает тоннами минералов, которые помогают процветать жизни в этой области. Существам, которых угораздило родиться в Марианской впадине, крайне необходимы эти минералы и энергия гейзеров, поскольку на такой глубине ни один лучик солнца не пробивается сквозь толщу воды. Они вынуждены плавать возле горячей воды или погибнут.
Несмотря на высокую температуру, эта вода не кипит. Это связано с интенсивным давлением (в 155 раз больше, чем на поверхности). При повышенном давлении точка кипения растет.
Гигантские ядовитые амебы
В Марианской впадине такие амебы везде. Называются они «ксенофиофоры». И хотя они одноклеточные, большими они стали именно благодаря холодной температуре, высокому давлению и недостатку солнечного света. Именно эти параметры стали причиной кошмарных размеров амебы.
Кроме того, эти амебы обладают иммунитетом ко многим элементам и химическим веществам, которые убили бы большую часть видов на Земле. Поглощая минералы и частицы из воды, ксенофиофоры развили иммунитет даже к урану, ртути, свинцу и многим другим весьма вредным веществам.
Эти амебы были однажды обнаружены на глубине 10,6 километров, но никто не удивится, если однажды их найдут еще глубже.
Чистый жидкий диоксид углерода
За пределами прогиба Окинавы возле Тайваня есть гейзер Шампань в Марианской впадине, единственная известная область под водой, где существует жидкая углекислота. Обнаруженный в начале 2005 года, гейзер получил свое название из-за пузырьков, которые на первый взгляд казались безвредными. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что эти пузырьки — CO2.
Хотя поглощение чистого углекислого газа станет смертельным для многих из нас, похоже на то, что такие гейзеры — кстати, «белые курильщики» — из-за своей низкой температуры могли быть источником самой жизни. Старая теория «первичного бульона» гласит, что жизнь началась в глубоких водах возле подобных гидротермальных источников. Шампань обеспечивает обилие химических веществ, энергии и все это при низкой температуре — идеальный рецепт для формирования и процветания жизни.
Моллюски
Тем не менее недавно во Впадине были обнаружены покрытые раковинами животные вроде моллюсков. Их нашли в 2012 году преимущественно возле гидротермальных источников из змеевика. Камень змеевик богат важными для жизни минералами, водородом и метаном, что позволяет жизни процветать возле него. Никто пока не знает, как моллюски нарастили себе панцири в условиях такого давления, и они тоже не говорят.
Тем не менее эти источники источают и другой газ, — сероводород — который в обычных условиях смертелен для моллюсков. К счастью для них, они развили способность связывать сульфиды в безвредные белки, тем самым сведя их токсичность к нулю.
Джеймс Кэмерон
С момента открытия в 1875 году, самая глубокая часть Впадины, известная как Challenger Deep, приняла в гости аж трех человек (сравните: на Луне побывало двенадцать человек). Первые два, Дон Уолш и Жак Пикар, добрались до дна 23 января 1960 года. Поскольку их судно называлось Challenger, соответственным образом обозначили и покоренную глубину. Откуда взялась часть «Deep», никто не знает.
Прошло более 52 лет, прежде чем другой исследователь отважился спуститься в холодные воды, хотя и был простым режиссером. 26 марта 2012 года Кэмерон спустился на дно впадины и сделал несколько фотографий, первых снимков Challenger Deep.
Жидкая сера
Названная «Котлом» по понятным причинам, эта яма пузырится черной смесью при температуре в 187 градусов по Цельсию. Ее пока не изучили в деталях, но белый дым, исходящий от одного из окрестных кратеров показывает, что может быть больше чем один «котел». Но если это так, жизнь вполне могла зародиться в Марианской впадине.
Мосты
Один из мостов, Даттон Ридж, был обнаружен еще в 1980-х годах, но был отснят только в низком разрешении. Однако и это помогло определить, что Даттон Ридж невероятно высокий, почти как небольшая гора. На самом высоком пике его хребет достигает высоты 2,5 километра над Challenger Deep. То есть он находится на 8-километровой глубине.
Как и многие другие аспекты Впадины, эти мосты служат неизвестным целям. В конце концов не так много подводных существ пользуется мостами.
Памятник
В январе 2009 года президент Джордж Буш подписал законный акт, назначающий Марианскую впадину национальным памятником, охватывающим более 246 тысяч квадратных километров. Это самый большой морской заповедник в мире, даже больше, чем Морской национальный памятник Папаханаумокуакеа.
Поскольку это национальный памятник, в его отношении работают строгие правила посещения. Рыболовство строго запрещено, поэтому половить амеб вам не удастся. Плавание разрешено, но ниже буйков не заплывать.
Ничего
Пока Джеймс Кэмерон в 2012 году погружался в Challenger Deep, он наблюдал все, что хотел, прежде чем механическое повреждение заставило его вернуться на поверхность. Пока он был там, он пришел к шокирующему выводу: помимо случайных креветок, его постоянным спутником было одиночество. В Марианской впадине нет ужасных морских чудовищ, чудес эволюции или жестоких и прекрасных проявлений природы во всей ее примитивности. Там был только Джеймс и небольшой металлический шар, которому не с кем было поговорить.
Как говорил сам Кэмерон, самое дно океана «лунное… пустое… закрытое…», а на дне впадины режиссер чувствовал себя изолированным от всего человечества. Учитывая то, что мы видели на глубине океана, факт того, что на самом дне нет последнего босса, с которым можно будет поговорить один на один, удивляет. Будем надеяться, что будущие погружения в Challenger Deep покажут хотя бы одно щупальце спящего под грудой ила Ктулху.