Что находится ниже дна
Насколько на самом деле глубокий океан и что находится внизу?
Океан действительно очень-очень глубокий. Намного глубже, чем мы можем себе представить. Если измельчить все горы, острова и неровности Земли и засыпать их в самую глубокую впадину в океане, то вода из нее поднимется и покроет всю планету слоем толщиной 5 метров. Но давайте сегодня не будем ничего измельчать, а попробуем узнать, насколько в действительности там глубоко.
AdMe.ru предлагает отправиться в путешествие, вместе нырнуть на самое дно Марианского желоба и узнать, что же находится там, внизу.
40 метров. Это максимальная глубина, на которую вам позволят нырнуть во время подводной экскурсии с аквалангом.
93 метра. Чуть ниже находится место, где был найден британский корабль «Лузитания», затонувший в 1915 году. Интересный факт: длина корабля составляет 240 метров, а это значит, что, если поставить его на нос, большая его часть будет находиться над поверхностью воды.
100 метров. Дайвинг на глубине 100 метров может быть смертельно опасным, потому что на этой глубине начинается декомпрессионная болезнь.
214 метров. Но угроза жизни не остановила человека по имени Герберт Нич (Herbert Nitsch), который установил рекорд, погрузившись на 214 метров в воду, причем нырнул он на такую глубину без акваланга. К его ногам и голове были привязаны грузы, чтобы погружение получилось достаточно быстрым.
250 метров. На такой глубине плавали немецкие подводные лодки во время Второй мировой войны.
332 метра. Опустимся ниже. Тут Ахмед Габр (Ahmed Gabr) установил другой рекорд по нырянию, но на этот раз с аквалангом.
500 метров. Максимальная глубина, на которую может нырнуть синий кит — самое большое существо на планете. Это также глубина, на которую может безопасно погрузиться атомная подлодка.
535 метров. Максимальная глубина, на которую может нырнуть императорский пингвин.
750 метров. Тут можно встретить гигантского осьминога, который умеет менять цвет кожи на красный, когда злится.
828 метров. На этой глубине мы могли бы достигнуть шпиля перевернутой башни Бурдж-Халифа — самого высокого здания в мире.
1 000 метров. Свет с поверхности не может достичь этой точки, поэтому ниже — кромешная тьма. Давление тут такое же, как если бы вы стояли на поверхности Венеры (то есть нас бы раздавило очень быстро). Тут также начинается зона обитания гигантских кальмаров.
1 280 метров. Максимальная глубина, на которую может нырнуть гигантская кожистая черепаха. Она может находиться под водой до 85 минут.
2 250 метров. На этой глубине кашалоты охотятся на гигантских кальмаров. От подобных сражений на кашалотах часто остаются шрамы.
3 800 метров. Тут покоится «Титаник». Корабль, который. да вы и сами знаете его историю.
4 000 метров. Абиссальная зона — тут обитают жуткие существа, такие как живоглоты, батиптеры и удильщики.
4 267 метров. Это средняя глубина по всему океану, поэтому тут можно наткнуться на дно. Но мы опускаемся во впадину, а значит, до дна еще далеко.
6 000 метров. Мы попадаем в зону хадаль, названную в честь бога подземного мира мертвых — Гадеса (Hades), или, как его еще называют, Аида. Давление тут — как 50 пассажирских самолетов Boeing 747, стоящих у вас на голове.
6 500 метров. Это максимальная глубина, на которую погружался аппарат DSV Alvin — исследовательская субмарина, которая помогла обнаружить «Титаник».
6 762 метра. Тут покоится SS Rio Grande — корабль, затонувший во время Второй мировой войны. Считается самым глубоко расположенным затонувшим судном в мире.
8 848 метров. Мы достигнем вершины перевернутого Эвереста.
10 898 метров. Глубина, на которую погружался режиссер Джеймс Кэмерон в 2012 году. Погружение заняло 3 часа, в течение которых режиссер наблюдал за окружающим его миром кромешной темноты и вел сьемку в 3D, чтобы включить полученные кадры в научно-популярный фильм «Вызов бездне 3D» (Deepsea Challenge 3D). Кэмерон стал третьим человеком, рискнувшим опуститься на 11-километровую глубину, и первым, кто сделал это в одиночку.
10 916 метров. Глубина, на которую погружались в 1960 году Жак Пиккар (Jacques Piccard) и Дон Уолш (Don Walsh). Они совершили погружение в батискафе «Триест» на предельно возможную глубину и оставались там около 20 минут, после чего стекла батискафа начали трещать, и им пришлось подняться. Это погружение длилось 5 часов.
10 994 метра. Мы достигнем бездны Челленджера, которая считается самой глубокой из известных и исследованных точек нашей планеты.
Однако все мы знаем, что океанские глубины изучены меньше, чем поверхность Марса, — всего на 5 %. Поэтому, как считают многие ученые, есть места и поглубже бездны, и одной только природе известно, что таится в этой глубине.
Что живет на глубине 1200 м ниже дна океана при температуре 120 °С?
Бескрайние просторы Вселенной таят множество секретов, которые нам, возможно, никогда не удастся раскрыть. Но что нам далекий Космос, если даже на родной планете, где мы обитаем уже не первую тысячу лет, есть места, покрытые завесой таинственности. И чем меньше мы знаем, тем сильнее наш страх. Как говорится, мы не боимся темноты, мы боимся того, что может в ней скрываться. Вполне вероятно мы исследуем и изучаем не из-за любопытства, праздного или здравого, а из-за страха, переполняющего нас, когда мы смотрим в кажущуюся бесконечной бездну. Как тут не упомянуть океан, а точнее его глубины. Жизнь на дне, где нет света, почти нет еды, где сама жизнь, будучи изощренно прекрасной, с каждым новым ответом порождает десяток новых вопросов. Группа ученых из Род-Айлендского университета (США) провела исследование бездны, выявив организмы, способные существовать на глубине 1200 м ниже океанического дна и при температуре 120 °С. Что это за организмы, и как им удается выживать в столь суровых условиях? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Погружаемся.
Основа исследования
Мировая литературная классика полнится произведениями, так или иначе связанными с океаном и его глубинами. В каждом из произведений океан предстает чем-то могучим и непреодолимым, таинственным и манящим, завораживающим и пугающим. При упоминании океана сразу всплывают «Моби Дик» Германа Мелвилла, «Старик и море» Эрнеста Хемингуэя и многочисленные творения королей ужаса Говарда Лавкрафта и Эдгара Аллана По.
Детище Лавкрафта, не нуждающееся в представлении.
Столь трепетное отношение к океану вполне объяснимо. Он всегда рядом, он был до нас и, вполне возможно, будет и после. Ученые прикладывали максимум усилий, чтобы разгадать его тайны, на протяжении веков.
Водолазный колокол Сполдинга (иллюстрация из журнала «The Saturday Magazine», 1839 год), прародитель которого был впервые описанный Аристотелем еще в IV веке до н.э.
В наши дни изучение глубин стало намного проще, ввиду технологического развития. Множество устройств, инструментов и оборудования было создано исключительно с целью глубоководных исследований. Естественно, одним из основных центров внимания подобных исследований являются организмы, живущие в этой среде.
Глубоководное бурение океана позволило пробудить Ктулху установить, что на глубине до 2.5 км ниже дна процветает микробная жизнь. Важно то, что с увеличением глубины (внутри дна) увеличивается и температура. Около 50% глобального объема морских отложений демонстрируют температуру выше 40 °C. Проблема в том, что большая часть исследований этой среды проводилась в местах с температурой 5 клеток/см 3 (1В). Тем не менее небольшая популяция микробов сохраняется при> 50 ° C в форме вегетативных клеток и эндоспор.
Ученые отмечают, что подобные наблюдения хоть и наталкивают на вероятность загрязнения в ходе бурения, однако дополнительные исследования показали, что все обнаруженные клетки происходили именно из отложений (т.е. не были случайно занесены из другой среды).
В соответствии с чрезвычайно низкой концентрацией вегетативных клеток и сложностью извлечения ДНК из эндоспор, полученных ДНК было недостаточно для получения надежных данных о микробном сообществе, обитающем на глубине более 320 mbsf. В образцах с глубины менее 320 mbsf микробиом напоминал сообщества, обнаруженные в неглубоких подземных отложениях.
В отличие от рассеянного распределения вегетативных клеток в отложениях при температуре > 50 °C, эндоспоры демонстрируют четкую зональность (1B), что было количественно определено путем обнаружения биомаркера дипиколиновой кислоты (DPA). Вполне вероятно, что значительные уровни DPA могли накопиться после распада эндоспор, учитывая склонность 2-карбоксилированных пиридинов к декарбоксилированию при умеренном кратковременном нагревании.
Концентрация эндоспор заметно возрастает в слое отложений
200 м с температурным интервалом от 75 до 90 °C, а максимум в 1.2х10 6 эндоспор/см 3 наблюдался при 85 °C.
Среднее отношение эндоспор к вегетативным клеткам превышает 6000 в отложениях ниже 350 mbsf и, следовательно, на два-три порядка выше, чем в холодных донных отложениях. Вероятно, накопление эндоспор в отложениях, которые почти лишены вегетативных клеток, связано с термической историей исследуемого региона начиная с момента образования верхнего слоя отложений порядка 0.4 миллиона лет назад. При этом анализ породы показал, что возраст микробной активности составляет порядка 16 миллионов лет. Еще один любопытный факт заключается в том, что в слоях на глубинах от 570 до 633 mbsf и от 829 до 1021 mbsf не было обнаружено ни вегетативных клеток, ни эндоспор.
Изображение №2
730 mbsf (SMTZ, т.е. до зоны перехода сульфат-метан).
В исследуемой области C0023 эксперименты с радиоактивными индикаторами выявили современную метаногенную активность в 65% исследованных образцов (2D). Потенциальные скорости метаногенеза за счет снижения содержания СО2 в отложениях на глубине ниже 300 mbsf, была ниже 4 пмоль/см 3 в день. Эти данные соответствуют предыдущим исследованиям глубоководного дна.
Показатели метаногенеза варьируются в зависимости от исследуемой глубины. Самый низкий наблюдается ниже зоны SMTZ ( 13 C-ацетат) (2C) указывают на явные изменения в использовании ацетата с температурой и глубиной.
Учитывая клеточные концентрации от 10 до 100 клеток/см 3 в отложениях, требуемые скорости клеточного метаболизма на два-три порядка ниже, чем наблюдаемые в лабораторных культурах гипертермофильных архей Pyrococcus furiosus и Archaeoglobus fulgidus, но на два-три порядка выше, чем скорости в глубоких отложениях с температурами 100 °C. При такой температуре микробы, вероятно, требуют больше энергии, а потому перерабатывают субстрат быстрее, чем при более низкой температуре.
Вышеописанные результаты дают понять, что существует тесная связь между микробной жизнью, температурой и глубиной ниже уровня дна. Примером этого является массовый коллапс популяции вегетативных клеток в отложениях возрастом 100 °C, где механическая прочность и соленость возрастают по направлению к поверхности интерфейса донных отложений.
Гидравлическое сообщение между базальтами и вышележащими отложениями подтверждается наличием эпигенетической минерализации в виде жил кальцита и железистых оксидов металлов. За счет этого имеется массоперенос между базальными отложениями и базальтовым водоносным горизонтом*.
Водоносный горизонт* — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости.
За счет этого снижается давление и происходит восполнение субстратов, таких как восстановленное железо и сульфат. Данный процесс и позволяет микроорганизмам развиваться в средах, которые в противном случае были бы необитаемы.
Для более детального рассмотрения нюансов исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
Эпилог
В рассмотренном нами сегодня труде ученые поделились своими находками, полученными в ходе исследовательского бурения до глубины 1777 метров ниже дна океана. Как оказалось, даже там есть жизнь, что особенно удивительно, если учесть местный жаркий «климат», ибо температура в глубоких слоях отложений составляет порядка 120 °C.
На первый взгляд, в таких условиях не должно быть признаков жизни, однако ученые обнаружили наличие микроорганизмов, которые приспособились к суровой среде обитания. Но самое любопытное в том, что на меньших глубинах с температурой около 45 °C не было обнаружено никаких организмов. Другими словами, дно океана напоминает записную книжку эксцентричного писателя, решившего написать пару строк на первой станице, пропустить десяток, и продолжить с середины.
Основным двигателем жизни на глубине почти 1200 метров ниже дна при температуре 120 °C ученые считают гидродинамическую взаимосвязь между слоями отложений, которая позволяет наполнять более глубокие слои питательными веществами.
Авторы исследования не боятся открыто говорить о том, что полученные результаты являются лишь малой долей того, что можно будет открыть в будущем. Единственное препятствие на пути к этому — технологии. На данный момент пока еще нет инструментов, позволяющих полноценно проанализировать образцы, полученные в ходе глубоководного бурения. Слишком много данных остаются неучтенными, что влияет на понимание общей картины происходящего в столь чуждой для человека среде. Посему ученые намерены направить все свои усилия на решение этой проблемы.
Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята! 🙂
Немного рекламы
Что живет на глубине 1200 м ниже дна океана при температуре 120 °С?
Бескрайние просторы Вселенной таят множество секретов, которые нам, возможно, никогда не удастся раскрыть. Но что нам далекий Космос, если даже на родной планете, где мы обитаем уже не первую тысячу лет, есть места, покрытые завесой таинственности.
И чем меньше мы знаем, тем сильнее наш страх. Как говорится, мы не боимся темноты, мы боимся того, что может в ней скрываться. Вполне вероятно мы исследуем и изучаем не из-за любопытства, праздного или здравого, а из-за страха, переполняющего нас, когда мы смотрим в кажущуюся бесконечной бездну. Как тут не упомянуть океан, а точнее его глубины.
Жизнь на дне, где нет света, почти нет еды, где сама жизнь, будучи изощренно прекрасной, с каждым новым ответом порождает десяток новых вопросов. Группа ученых из Род-Айлендского университета (США) провела исследование бездны, выявив организмы, способные существовать на глубине 1200 м и при температуре 120 °С. Что это за организмы, и как им удается выживать в столь суровых условиях? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Погружаемся.
Мировая литературная классика полнится произведениями, так или иначе связанными с океаном и его глубинами. В каждом из произведений океан предстает чем-то могучим и непреодолимым, таинственным и манящим, завораживающим и пугающим. При упоминании океана сразу всплывают «Моби Дик» Германа Мелвилла, «Старик и море» Эрнеста Хемингуэя и многочисленные творения королей ужаса Говарда Лавкрафта и Эдгара Аллана По.
Столь трепетное отношение к океану вполне объяснимо. Он всегда рядом, он был до нас и, вполне возможно, будет и после. Ученые прикладывали максимум усилий, чтобы разгадать его тайны, на протяжении веков.
Водолазный колокол Сполдинга (иллюстрация из журнала «The Saturday Magazine», 1839 год), прародитель которого был впервые описанный Аристотелем еще в IV веке до н.э.
В наши дни изучение глубин стало намного проще, ввиду технологического развития. Множество устройств, инструментов и оборудования было создано исключительно с целью глубоководных исследований. Естественно, одним из основных центров внимания подобных исследований являются организмы, живущие в этой среде.
Глубоководное бурение океана позволило пробудить Ктулху установить, что на глубине до 2.5 км ниже дна процветает микробная жизнь. Важно то, что с увеличением глубины (внутри дна) увеличивается и температура. Около 50% глобального объема морских отложений демонстрируют температуру выше 40 °C. Проблема в том, что большая часть исследований этой среды проводилась в местах с температурой
Нанкайский желоб (Nankai Trough).
Гемипелагические аргиллиты и туфы возрастом 16 миллионов лет и толщиной 600 м за последние 0.4 миллиона лет засыпались отложениями, образовавшими поверх них слой той же толщины. Первые признаки микробной жизни в теплых отложениях на глубине
800 м и температуре от
80 до 90 °C были обнаружены еще два десятка лет тому назад, однако ограниченность возможностей оборудования того времени не позволила изучить этот регион более детально. К счастью, оборудование за эти годы стало намного лучше.
Ученые организовали экспедицию при поддержке IODP (Международная программа изучения океана) в области C0023 (32°22.0018′N, 134°57.9844′E, глубина воды 4776 м), расположенной рядом с местом первого открытия микробной жизни в почве. Во врем бурения была достигнута глубина 1177 м ниже дна, где была зафиксирована температура 120 ± 3 °C. Производился забор образцов, которые в дальнейшем анализировались для получения данных о числе живых клеток.
В исследуемой зоне C0023 глубинный профиль концентраций клеток заметно отличается от глобальной тенденции постепенного уменьшения концентраций клеток, наблюдаемой в аналогичных глубоких, но существенно более холодных (
300–400 mbsf (meters below sea floor, т.е. метров ниже морского дна) концентрации вегетативных клеток резко падают на два порядка и приближаются к MQL (minimum quantification limit, т.е. минимальный предел количественной оценки) при повышении температуры с 40 до 50 °C (1А).
Одновременно с этим концентрация эндоспор, т.е. спящих устойчивых структур, связанных с бактериальным типом Firmicutes, которые широко встречаются в морских отложениях и почвах, увеличивается до 2х105 клеток/см3 (1В). Тем не менее небольшая популяция микробов сохраняется при> 50 ° C в форме вегетативных клеток и эндоспор.
Любопытно, что вплоть до самого горячего (120 °C) слоя отложения, содержащие микробные сообщества с количеством вегетативных клеток до 400 клеток/см3, чередуются со слоями толщиной до 192 м, в которых клетки не были обнаружены вообще (1А).
Ученые отмечают, что подобные наблюдения хоть и наталкивают на вероятность загрязнения в ходе бурения, однако дополнительные исследования показали, что все обнаруженные клетки происходили именно из отложений (т.е. не были случайно занесены из другой среды).
В соответствии с чрезвычайно низкой концентрацией вегетативных клеток и сложностью извлечения ДНК из эндоспор, полученных ДНК было недостаточно для получения надежных данных о микробном сообществе, обитающем на глубине более 320 mbsf. В образцах с глубины менее 320 mbsf микробиом напоминал сообщества, обнаруженные в неглубоких подземных отложениях.
В отличие от рассеянного распределения вегетативных клеток в отложениях при температуре > 50 °C, эндоспоры демонстрируют четкую зональность (1B), что было количественно определено путем обнаружения биомаркера дипиколиновой кислоты (DPA). Вполне вероятно, что значительные уровни DPA могли накопиться после распада эндоспор, учитывая склонность 2-карбоксилированных пиридинов к декарбоксилированию при умеренном кратковременном нагревании.
Концентрация эндоспор заметно возрастает в слое отложений
200 м с температурным интервалом от 75 до 90 °C, а максимум в 1.2х106 эндоспор/см3 наблюдался при 85 °C.
Среднее отношение эндоспор к вегетативным клеткам превышает 6000 в отложениях ниже 350 mbsf и, следовательно, на два-три порядка выше, чем в холодных донных отложениях. Вероятно, накопление эндоспор в отложениях, которые почти лишены вегетативных клеток, связано с термической историей исследуемого региона начиная с момента образования верхнего слоя отложений порядка 0.4 миллиона лет назад. При этом анализ породы показал, что возраст микробной активности составляет порядка 16 миллионов лет. Еще один любопытный факт заключается в том, что в слоях на глубинах от 570 до 633 mbsf и от 829 до 1021 mbsf не было обнаружено ни вегетативных клеток, ни эндоспор.
730 mbsf (SMTZ, т.е. до зоны перехода сульфат-метан).
В исследуемой области C0023 эксперименты с радиоактивными индикаторами выявили современную метаногенную активность в 65% исследованных образцов (2D). Потенциальные скорости метаногенеза за счет снижения содержания СО2 в отложениях на глубине ниже 300 mbsf, была ниже 4 пмоль/см3 в день. Эти данные соответствуют предыдущим исследованиям глубоководного дна.
Показатели метаногенеза варьируются в зависимости от исследуемой глубины. Самый низкий наблюдается ниже зоны SMTZ ( 100 °C. При такой температуре микробы, вероятно, требуют больше энергии, а потому перерабатывают субстрат быстрее, чем при более низкой температуре.
Вышеописанные результаты дают понять, что существует тесная связь между микробной жизнью, температурой и глубиной ниже уровня дна. Примером этого является массовый коллапс популяции вегетативных клеток в отложениях возрастом 100 °C, где механическая прочность и соленость возрастают по направлению к поверхности интерфейса донных отложений.
Гидравлическое сообщение между базальтами и вышележащими отложениями подтверждается наличием эпигенетической минерализации в виде жил кальцита и железистых оксидов металлов. За счет этого имеется массоперенос между базальными отложениями и базальтовым водоносным горизонтом*.
Водоносный горизонт* — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости.
За счет этого снижается давление и происходит восполнение субстратов, таких как восстановленное железо и сульфат. Данный процесс и позволяет микроорганизмам развиваться в средах, которые в противном случае были бы необитаемы.
Для более детального рассмотрения нюансов исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
В рассмотренном нами сегодня труде ученые поделились своими находками, полученными в ходе исследовательского бурения до глубины 1777 метров ниже дна океана. Как оказалось, даже там есть жизнь, что особенно удивительно, если учесть местный жаркий «климат», ибо температура в глубоких слоях отложений составляет порядка 120 °C.
На первый взгляд, в таких условиях не должно быть признаков жизни, однако ученые обнаружили наличие микроорганизмов, которые приспособились к суровой среде обитания. Но самое любопытное в том, что на меньших глубинах с температурой около 45 °C не было обнаружено никаких организмов. Другими словами, дно океана напоминает записную книжку эксцентричного писателя, решившего написать пару строк на первой станице, пропустить десяток, и продолжить с середины.
Основным двигателем жизни на глубине почти 1200 метров ниже дна при температуре 120 °C ученые считают гидродинамическую взаимосвязь между слоями отложений, которая позволяет наполнять более глубокие слои питательными веществами.
Авторы исследования не боятся открыто говорить о том, что полученные результаты являются лишь малой долей того, что можно будет открыть в будущем. Единственное препятствие на пути к этому — технологии. На данный момент пока еще нет инструментов, позволяющих полноценно проанализировать образцы, полученные в ходе глубоководного бурения. Слишком много данных остаются неучтенными, что влияет на понимание общей картины происходящего в столь чуждой для человека среде. Посему ученые намерены направить все свои усилия на решение этой проблемы.