Маріанська западина: найглибше місце у світі

Маріанська западина (Маріанський Жолоб) - це найглибша океанічна западина на Землі, в якій знаходяться дві найнижчі точки на планеті.

Упадина у формі півмісяця знаходиться в західній частині Тихого океану, на схід від Маріанських островів поблизу острова Гуам. до тиску, 1000 разів перевищує тиск лише на рівні моря.

Безодня Челленджера, розташована в південній частині Маріанської западини, є найглибшим місцем в океані. Її глибину важко виміряти з поверхні, але в 2010 році Національне управління океанічних та атмосферних досліджень використовувало звукові імпульси, що посилаються через океан, і визначило глибину Безодні Челленджера в 10 994 метри.

Друге по глибині місце в океані також знаходиться в Маріанській западині.

Для порівняння, гора Еверест знаходиться на висоті 8848 метрів над рівнем моря, тобто найглибша частина Маріанської западини на 2147 метрів глибше, ніж висота Евересту.

Кому належить Маріанська западина?

Довжина Маріанської западини становить 2542 км - більш ніж у п'ять разів більше довжини Великого каньйону. Проте ширина западини складає в середньому всього 69 км.

Оскільки Гуам є територією США, а 15 Північних Маріанських островів управляються Співдружністю США, юрисдикцією над Маріанською западиною мають США. У 2009 році колишній президент Джордж Буш-молодший заснував Морський національний пам'ятник Маріанської западини, який створив морський заповідник, що охороняється, для приблизно 506 000 квадратних кілометрів морського дна і вод, що оточують віддалені острови. Пам'ятник включає велику частину Маріанської западини, 21 підводний вулкан і території навколо трьох островів.

Маріанська западина розташована у західній частині Тихого океану. (Зображення надано: www.freeworldmaps.net)

Як утворилася Маріанська западина?

Маріанська западина утворилася в результаті процесу, що відбувається в зоні субдукції, де стикаються дві масивні плити океанічної кори, відомі як тектонічні плити. У зоні субдукції один шматок океанічної кори проштовхується і протягується під іншим, поринаючи в мантію Землі, шар під корою. Там, де два шматки кори перетинаються, над вигином кори, що занурюється, утворюється глибока западина. У цьому випадку тихоокеанська плита прогинається під філіпінською плитою.

Вік тихоокеанської плити становить близько 180 мільйонів років там, де вона занурюється у западину. Філіппінська плита молодша і менша за розміром, ніж тихоокеанська.

Якою б глибокою не була западина, вона не є місцем, розташованим найближче до центру Землі. Оскільки планета опукла в районі екватора, радіус на полюсах приблизно на 25 км менший за радіус на екваторі. Таким чином, частина морського дна Північного Льодовитого океану знаходиться ближче до центру Землі, ніж Безодня Челленджера.

Тиск води на дно западини становить понад 703 кілограми на квадратний метр.Це більш ніж 1000 разів перевищує тиск, що відчувається на рівні моря, або еквівалентно тиску 50 реактивних літаків, нагромаджених на людину.

Чи є у Маріанській западині вулкани?

Ланцюг вулканів, що височіють над океанськими хвилями і утворюють Маріанські острови, відбиває серповидну форму Маріанської западини. На островах розташовано безліч дивних вулканів.

Наприклад, підводний вулкан Ейфуку викидає рідкий вуглекислий газ із гідротермальних джерел, схожих на димарі. Рідина, що виходить із цих труб, має температуру 103°C. За даними Національного управління океанічних та атмосферних досліджень (NOAA), на підводному вулкані Дайкоку, розташованому неподалік, вчені виявили басейн із розплавленою сіркою на глибині 410 метрів під поверхнею океану, що не зустрічається більше ніде на Землі. (1)

Що мешкає в Маріанській западині?

Нещодавні наукові експедиції виявили напрочуд різноманітне життя в цих суворих умовах. Тварини, що мешкають у найглибших частинах Маріанської западини, виживають за умов повної темряви та екстремального тиску.

Їжа в Маріанській западині вкрай обмежена, оскільки глибока ущелина знаходиться далеко від суші. Наземний рослинний матеріал рідко потрапляє на дно западини, а мертвий планктон, що опускається з поверхні, повинен опуститися на тисячі метрів, щоб досягти Безодні Челленджера. Натомість деякі мікроби харчуються хімічними речовинами, такими як метан або сірка, а інші істоти пожирають морське життя, яке знаходиться нижче їх у харчовому ланцюзі.

Три найпоширеніших організму на дні Маріанської западини – це ксенофіофори, амфіподи та маленькі морські огірки (голотурії).

Це одні з найглибоководніших голотурій, які коли-небудь спостерігалися, і вони були відносно численними.

Помаранчевим кольором показані контури Pseudoliparis swirei. Якщо дивитися зліва, то у неї велика голова, трохи загострена, з безліччю тонких гострих зубів. Ззаду видно довгий хребет. Під хребтом і всередині шлунка знаходиться маленька, але товста червоподібна істота з маленькими вусиками зеленого кольору. (Ілюстрація: Адам Саммерс/Вашингтонський університет).

Одноклітинні ксенофіофори схожі на гігантських амеб, вони харчуються, оточуючи та поглинаючи їжу. Амфіподи - блискучі, схожі на креветок падальщики, яких зазвичай знаходять у глибоководних западинах; як вони вижили там, залишалося загадкою, оскільки панцирі амфіпод легко розчиняються за умов високого тиску Маріанської западини. Але в 2019 році японські дослідники виявили, що принаймні один вид мешканців Маріанської западини для зміцнення свого панцира використовує алюміній, який отримується з морської води.

Під час експедиції Кемерона в 2012 році вчені також помітили мікробні мати в Безодні Сирени, зоні на схід від Безодні Челленджера. Ці скупчення мікробів живляться воднем та метаном, що виділяються в результаті хімічних реакцій між морською водою та гірськими породами.

Один із головних хижаків регіону – оманливо вразлива на вигляд риба. У 2017 році вчені повідомили, що їм вдалося зібрати зразки незвичайної істоти, названої Pseudoliparis swirei, що мешкає на глибині близько 8 000 метрів. Маленьке, рожеве і безчешуйчасте тіло цієї риби навряд чи здатне вижити в такому суворому середовищі, але ця істота сповнена сюрпризів, повідомили вчені в дослідженні, опублікованому того ж року в журналі Zootaxa. Ця тварина, схоже, домінує в цій екосистемі, заходячи глибше, ніж будь-яка інша риба, і користуючись відсутністю конкурентів, пожираючи багатий безхребетний видобуток, що населяє западину, пишуть автори дослідження. (2)

Чи забруднена Маріанська западина?

На жаль, глибоководна частина океану може бути потенційним поглиначем викинутих забруднюючих речовин та сміття. У дослідженні, опублікованому у 2017 році в журналі Nature Ecology and Evolution, дослідницька група під керівництвом вчених із Ньюкаслського університету у Великій Британії показала, що хімічні речовини, заборонені в 1970-х роках, все ще ховаються в найглибших частинах океану. (3)

Взявши проби амфіпод (ракоподібних, схожих на креветок) з Маріанської та Кермадекської западин, дослідники виявили надзвичайно високий рівень вмісту стійких органічних забруднювачів (СОЗ) у жирових тканинах організмів. Серед них були поліхлоровані біфеніли (ПХБ) та полібромовані дифенілові ефіри (ПБДЕ) – хімічні речовини, які зазвичай використовуються як електричні ізолятори та антипірени, йдеться в дослідженні, опублікованому в журналі Nature Ecology & Evolution. Ці СОЗ потрапляли у навколишнє середовище внаслідок промислових аварій та витоків на звалищах з 1930-х років до 1970-х років, коли вони були остаточно заборонені.

Вчені все ще думають, що глибокий океан - це віддалене і незаймане царство, захищене від впливу людини, але дослідження показує, що, на жаль, це може бути далеко від істини. (4)

Фактично, амфіподи в дослідженні містили рівні забруднення, аналогічні тим, які були виявлені в затоці Суруга, одній із найзабрудненіших промислових зон північно-західної частини Тихого океану.

Щільність мікропластику в морських глибинах набагато вища, ніж вважалося раніше. (Зображення надано: Shutterstock)

Оскільки СОЗ не можуть розкладатися природним шляхом, вони зберігаються в довкіллі десятиліттями, потрапляючи на дно океану у вигляді забруднених пластикових уламків та мертвих тварин. Потім забруднюючі речовини передаються від суті до суті харчової ланцюга океану, що зрештою призводить до концентрації хімічних речовин, набагато перевищує рівень забруднення лежить на поверхні.

Той факт, що вчені виявили такі незвичайні рівні вмісту цих забруднюючих речовин в одному з найвіддаленіших і найдоступніших місць проживання на Землі, наочно демонструє довгострокову і руйнівну дію, яку людство чинить на планету.

Маріанська западина також не застрахована від пластикового забруднення, яке вторгається у Світовий океан. У 2018 році у журналі Geochemical Perspectives була опублікована стаття про те, що мікропластик був тривожно поширений у найнижчих водах Маріанської западини, що вказує на те, що ці пластики просочуються через океан і концентруються у його найглибших точках. (5)

Чи занурювався хтось у Маріанську западину?

Люди досліджують Маріанську западину вже понад сто років.

• У 1875 році западина була виявлена ​​кораблем «Челленджер» за допомогою нещодавно винайденого обладнання для зондування під час навколосвітнього плавання. DeepSea Challenge. У 1951 році западина була знову прозондована судном HMS Challenger II. Безодня Челленджера, найглибша частина западини, було названо на честь цих двох судів. (6)



• Першим судном з екіпажем, що досяг дна Безодні Челленджера, був «глибоководний човен» під назвою Trieste, яка здійснила цю подорож у 1960 році. Підводний апарат під командуванням лейтенанта ВМС США Дона Уолша та швейцарського вченого Жака Піккара досяг глибини 10 911 метрів.



• У 2012 році Джеймс Кемерон став пілотом другої місії з досягнення дна Безодні Челленджера. Кінорежисер поодинці керував підводним апаратом Deepsea Challenger, знімаючи кадри для National Geographic. Він поринув на глибину трохи менше за початковий рекорд, досягнувши глибини 10 908 метрів. (7)



• У 2019 році дослідник та бізнесмен Віктор Весково керував судном DSV Limiting Factor, побивши рекорд найглибшого занурення у Безодню Челленджера Він спустився на глибину 10927 метрів.



• Безекіпажні занурення роботизованих підводних апаратів у западину також розширили знання людини про цей глибоководний океанічний рубіж. У 1995 році японський підводний човен «Кайко» без екіпажу зібрала зразки та дані з западини. У 2009 році американський гібридний дистанційно керований апарат Nereus опустився на дно Безодні Челленджера і залишався там протягом 10 годин, записуючи відео. (За даними BBC, у 2014 році апарат Nereus вибухнув під час дослідження іншої глибоководної западини – Кермадек.) (8)



• 2021 року іспанська Експедиція "Кільце вогню" компанії Caladan Oceanic, частина II, зібрала мантійні породи з дна Маріанської западини, що містила мікробні мати. (9)

Науковий журналіст, який висвітлює широке коло тем, що стосуються довкілля, кліматичної кризи, забруднення та життя людей. Позаштатний автор сайту "Знання - світло".

Які організми живуть у глибинах Маріанської западини?

Маріанська западина має одні з найекстремальніших умов життя на Землі. Дно жолоба приховано вічною темрявою, а температура води вбирається у 1-4° З. Тиск на дні западини більше атмосферного майже 1100 раз.

До кінця 1800-х років було дуже мало відомо про організми, що мешкали в глибинах океанів. Тоді більшість учених вважали, що морські глибини непридатні життя. Після днопоглиблювальних проб в Егейському морі, Едвард Форбс заявив, що чим глибше він занурювався, тим менше організмів виявив. Тому він дійшов висновку, що життя не може існувати глибше за 550 метрів. Пізніше його теорія була спростована біологами Мікаелем та Георгом Сарсом, які відкрили морських лілій на глибині понад 3000 метрів.

Перші спостереження на дні Маріанської западини

Майже через століття, океанограф Жак Пікар і лейтенант ВМС Дон Уолш спустилися в Маріанську западину на батискафі під назвою «Трієст». Спуск до найглибшої точки ринви, яка відома як Безодня Челленджера, зайняв приблизно 4 години та 47 хвилин. У книзі про події Піккар заявив, що прожектори суден висвітлили організм, який, як він гадав, був камбалою. Однак вони не змогли зробити жодної фотографії через піднятий батискаф мул. Вчені сьогодні вважають, що істота, яку побачив Піккар, мабуть, була морським огірком. У 21 столітті екіпажами та дистанційно керованими судами було зроблено нові відкриття у глибинах Маріанської западини.

Організми та їх адаптація до екстремального тиску

Через суворі умови на дні Маріанської западини організми розвивалися протягом тисяч років, щоб виробити адаптації, які відповідають навколишньому середовищу.Для виживання в холоді та при екстремальному тиску організми мають мембрани з ненасиченими жирами, які залишаються рідкими в цих умовах і підтримують мембрану. Глибоководні організми також містять у своїх клітинах багато п'єзолітів, що зв'язуються з молекулами води та запобігають їх білкам від спотворення.

Морські слимаки з Маріанської западини / Фото: Gerringer M. E., Linley T. D., Jamieson A. J., Goetze E., Drazen J. C.

Було встановлено, що морські слимаки є найбільш глибоководними рибами у світі. У 2017 році вони були помічені у Маріанській западині на глибині 8178 метрів.

Амфіпод Hirondellea gigas, що зустрічається у Маріанській западині на глибині 10900 метрів / Фото: Daiju Azuma

Мешканці глибших точок, таких як Безодня Челленджера, включають амфіпод довжиною майже 30 см. Вони містять п'єзоліт відомий як сцило-інозит.

Інші організми, знайдені на екстремальних глибинах, включають форамініфер. На скелях у поглибленні Сирена на схід від Безодні Челленджера також було виявлено скупчення мікроорганізмів.

Організми, пристосовані до нестачі сонячного світла

У батилага Міллера великі очі, які вловлюють будь-яке світло, яке потрапляє на дно. Риба-тренога, що отримала свою назву від подовжених плавців, покладається виключно на вібраційний дотик, щоб відчути свою здобич.

Інші глибоководні види, такі як анчоуси, що світяться, випромінюють світло через процес, званий біолюмінесценцією, який вони використовує, щоб залучити видобуток або партнерів для розмноження.

Годування на дні Маріанської западини

Відсутність сонячного світла в найглибших місцях Маріанської западини означає відсутність рослин або водоростей, які підтримують харчовий ланцюг.Глибоководні організми повинні покладатися на матерію, що розкладається, від мертвих істот з верхніх шарів океану. Мешканці морських глибин, такі як міксинові, харчуються тушами, тоді як кістяні черв'яки споживають кістки. Губка пінг-понгвоє дерево – мисливець, який пронизує свій видобуток за допомогою гострих шипів.