Марианская впадина

Марианская впадина (Марианский желоб, Mariana trench) – самая глубокая океаническая впадина на Земле, расположенная в западной части Тихого океана.

Где находится Марианская впадина

Марианская впадина пролегла примерно в 320 км к востоку от Марианских островов и проходит параллельно им. От этих островов она и получила свое название. В южной части она загибается в направлении острова Палау, не доходя до него около шестисот километров.

Глубина

Максимальная зафиксированная глубина составляет 10, 984 метров с точностью до 25 метров в ту или другую сторону. Измерить глубину Марианской впадины не так просто, поскольку показатели приборов зависят от давления водяного столба и плотности воды. Поэтому даже измерения в одной и той же точке дают зачастую разные результаты. Например, Жак Пиккар считал, что глубина Марианской впадины измерена с точностью до 40 метров, при современных методах измерения погрешность сократилась до 25 метров.  Наибольшей глубины впадина достигает в южной части – здесь расположена щелевидная расселина, известная под названием Бездны Челленджера.

Длина и высота Марианской впадины

Если смотреть на нее на карте, Марианская впадина похожа на банан или полумесяц. Ее протяженность с севера на юг равна примерно 2 550 км. Ширина на разных участках составляет от 69 до 109 км. Ширина дна впадины колеблется от одного до пяти километров.

Высота Марианской впадины

Западный берег Марианской впадины, обращенный к Марианским островам, более крутой и высокий, чем восточный берег. Это и понятно, поскольку ее восточный берег образован Тихоокеанской литосферной плитой, «подныривающей» под Филлипинскую литосферную плиту и тем самым приподнимающей последнюю вверх. Особенно ярко это выражено на тех участках, где на восточном берегу имеются подводные горы. Крутизна склонов составляет около 60 градусов. V-образный профиль впадины создает мрачный ландшафт, подобного которому больше нигде не найдешь.

Давление

У самого дна вода давит на все находящееся там с невероятной силой – 1 086 бар, что примерно в 1100 раз превышает обычное атмосферное давление на поверхности моря. В таких условиях плотность воды возрастает на 4,96%, а извергаемая «черными курильщиками» жидкость не кипит, несмотря на температуру до 300 градусов Цельсия.

Дно Марианской впадины

Марианская впадина знаменита неповторимыми геологическими и физическими характеристиками. В частности, для нее характерна уникальная модель образования донных отложений – по причине чрезвычайной глубины и крутых склонов здесь сложилась весьма своеобразная форма седиментации, как говорят ученые. Полное отсутствие солнечного света и недостаток органического материала обуславливают очень медленные темпы формирования отложений. Отложения состоят из различных материалов, включая глину, ил, вулканический пепел и органические вещества.

Преимущественно осадки, обнаруженные в Марианской впадине, мелкозернистые: они легко переносятся на большие расстояния и могут быть принесены океаническими течениями из отдаленных источников. Дно траншеи также содержит органическое вещество, которое включает останки морских организмов, опустившихся на дно. Органические частицы, такие как мертвый планктон, водоросли и другой морской мусор, вносят свой вклад в состав отложений во впадине.

По словам Пиккара, «…дно казалось светлым и прозрачным, напоминало пустыню цвета слоновой кости». Впоследствии было установлено, что дно впадины покрыто вязкой слизью из постоянно опадающих органических и неорганических останков.

Американские исследователи утверждают, что обнаружили по крайней мере четыре «моста» соединяющих берега Марианской впадины в разных местах. «Мосты» поднимаются над дном впадины по крайней мере на два километра. Предполагается, что их присутствие повлияет на животный и растительный мир Марианской впадины.

Вода на дне Марианской впадины

В 1977 году ученые открыли такое уникальное явление, как «черные курильщики» (потом за ними последовали белые и серые курильщики) – геотермальные источники, расположенные на большой глубине на дне океана. Они выбрасывают насыщенную серно-железистыми химическими веществами воду, приобретающую из-за этого черный цвет. Температура воды в «черных курильщиках» достигает 450 градусов по Цельсию, и хотя открытые на данный момент источники находятся не на самом дне, а на четырехкилометровой глубине, благодаря им вода на дне гораздо теплей, чем можно было ожидать в таких условиях – от 1 до 4 °C. В ее составе очень высоко содержание различных минералов

Как образовалась Марианская впадина

Марианская впадина входит в Тихоокеанское огненное кольцо, то есть находится в регионе, отличающемся частыми землетрясениями и прочими проявлениями вулканической активности. Ее появление в Юрском периоде – примерно 180 млн лет назад – обусловлено зоной субдукции Тихоокеанской плиты под Филлипинскую плиту.

Марианская впадина – не единственный пример глубоководного желоба в зоне субдукции, почти все самые глубокие желоба мира расположены именно в таких местах (желоба Тонга, Кермадек и др.). Глубоководный желоб образуется в результате надвигания одной тектонической плиты на другую. Опускающаяся плита уходит в мантию Земли, а на границе между ними возникает желоб (или впадина).

Но в то время, как многие другие субдукционные плиты уходят вниз полого, в Марианской впадине Тихоокеанская плита погружается почти вертикально. Ученые давно задавались вопросом, чем объясняется такое резкое погружение, и почему мощные землетрясения, которые вызывают цунами большой силы в других зонах субдукции, не были зарегистрированы во впадине. Один из возможных ответов – разрыв Тихоокеанской плиты, в результате которого она стала более податливой и наклоняющейся под большим углом. Об этом говорит сейсмическая активность во впадине, отслеживаемая удаленными сейсмометрическими станциями.

Марианская впадина на карте имеет изогнутую «банановидную» форму. Такую форму ей придало региональное движение плит. Много миллионов лет Тихоокеанская литосферная плита, уходя в мантию, одновременно «отъезжала» на восток, соответственно, вместе с ней «мигрировала» и Марианская впадина. Марианская вулканическая дуга включает более 60 действующих вулканов, расположенных по цепочке, протянувшейся на 1000 км к западу и параллельно Марианской впадине.

Если напряжение между плитами достигает определенного уровня, они соскальзывают по контактному разлому, и случается землетрясение. (Одно из таких землетрясений в 2011 году привело к затоплению четырех блоков атомной электростанции Фукусима, чем спровоцировало крупнейшую ядерную аварию наших дней.  Ему сопутствовали многочисленные разрушения, затопление территорий и т.п.). Отдельные разломы, вероятно, проходят на глубину земной коры и части мантии, достигая глубины до 18 километров.

Но под центральной частью Марианской впадины на глубине 21 км был обнаружен серпентинит – минерал, образующийся в результате реакции выносимой плитой воды с породами мантии. Серпентинит обеспечивает хорошее скольжение, и одна из причин отсутствия землетрясений во впадине возможно в этом. Кроме того, серпентинит имеет меньшую плотность, поэтому он извергается, образуя грязевые вулканы огромного диаметра и высотой до 2 000 метров. Подводный серпентиновый вулкан Южный Чаморро расположен к востоку от северной части острова Гуам и к западу от Марианской впадины, поднимаясь с глубины 4250 м до 2930 м. Он имеет преимущественно плоскую вершину с диаметром около 200 м.

Ближе всего к активной вулканической дуге находятся большие Марианские острова Гуам, Рота, Тиниан и Сайпан. Все это – поднявшиеся над уровнем океана участки Марианской дуги. Геологи называют это «подъемом подножия».

Когда погружающаяся в толщу мантии литосферная плита достигает определенной глубины, содержащиеся в ней жидкости вызывают плавление в окружающей горячей материи на глубине от 70 до 100 километров. В результате образуется магма (расплавленная порода), которая поднимается к поверхности и питает цепь вулканов на расстоянии около 200 километров к западу от впадины и параллельно ей.

В Марианской дуге действующие вулканы находятся, в основном, под водой, а их вершины лишь несколько сот метров не достают до поверхности океана. Немногие из них имеют высоту, достаточную для образования острова. Марианская вулканическая дуга называется так потому, что вулканы в ней как бы выстроились в цепь. Они образуют так называемый вулканический «фронт».

Погружения в Марианскую впадину

Между открытием Марианской впадины и первым погружением на ее дно прошло 85 лет. В 1875 году исследовательское судно британского королевского флота Challenger отправилось в научную экспедицию для изучения Мирового океана. Во время своего путешествия корабль обследовал район Марианской впадины и при помощи глубоководного лота установил, что ее глубина превышает 8 000 метров (8145 или 8367 метров по разным данным), что указывает на наличие невероятно глубокой впадины. Лот принес пробу донного грунта, содержавшую вулканический песок.

Впервые дна Марианской впадины коснулся батискаф «Триест» итальянской сборки, принадлежавший ВМС США. Он весил 150 тонн и состоял из гигантского поплавка, подвешенного над толстостенной металлической сферой для погружения, в которой находился экипаж. В поплавок закачали 83,3 тыс. литров бензина, который несжимаем и легче воды. Аппарат мог принимать морскую воду в поплавок по мере необходимости. Его пилотировали Дон Уолш и Жак Пикар. Скорость погружения на последнем этапе составляла 0,3 метра в секунду, батискаф мягко сел на дно в 13:06 23 января 1960 года. По данным приборов на борту глубина равнялась 11, 521 метру, но позже ее откорректировали до 10, 916 метров на основе пересчета давления за бортом и плотности воды от поверхности моря до океанического дна.

Первопроходцы пробыли на дне 20 минут.

В 1996 и 2009 годах спуск повторили дистанционно управляемые подводные аппараты (ДУПА) Kaik (Япония) и Nereus (США) соответственно. Их приборы показали примерно такие же значения максимальной глубины – 10 902 и 10 916 м.

Автор фильмов “Аватар”, “Титаник” и первых двух серий “Терминатора”, режиссер Джеймс Кэмерон третьим достиг самой глубокой точки в мире, более того, он стал первым человеком, сделавшим это в Бездне Челленджера в одиночку. В отличие Уолша и Пиккара, Кэмерон пробыл в Марианской впадине 3 часа. На канале National Geographic был показан документальный фильм, основанный на съемках режиссера 26 марта 2012 года. Его батискаф назывался Deepsea Challenger; он погрузился на максимальную отметку 10 908 метров.

28 апреля 2019 года Виктор Весково на подводном аппарате DSV Limiting Factor достиг дна Бездны Челленджера в точке, находившейся на глубине около 10 928 метров. Виктор Весково стал первым человеком, несколько раз посетившим дно Марианской впадины  (четырежды он пилотировал глубоководные аппараты во время спусков Салливан, Келли Уолша и китайского исследователя Ин-Цонга).

Первой женщиной, побывавшей на дне Бездны Челленджера, стала Кэти Салливан на глубоководном аппарате Deep Sea. 7 июня 2020 года она достигла глубины примерно 10 925 метров.

Если вспомнить о том, что еще в 2012 году после спуска Кэмерона широко распространялось утверждение о том, что на Луне побывало больше людей, чем в Марианской впадине, то интенсивность исследований последних лет это опровергла. По состоянию на январь 2023 года только в Бездне Челленджера побывало более сорока человек.  Но трудности путешествий в Марианскую впадину вполне сопоставимы выпадающими на долю астронавтов. С одной стороны, глубоководный подводный аппарат сталкивается с теми же проблемами, что и любая другая подводная лодка: возможность возгорания проводки, потеря энергии или механические поломки могут привести к тому, что пилот окажется в ловушке в ледяной глубине океана без света и кислорода. Однако, самая большая проблема, с которой сталкиваются глубоководные подводные аппараты – это невероятное давление столба воды на дне океана. Противостоять ему могут лишь специально сконструированные и изготовленные глубоководные аппараты, а их можно пересчитать по пальцам. Стоит ли говорить о шансах на успешную спасательную операцию в такой ситуации?

Обитатели Марианской впадины

Жизнь в ее высшей организованной форме возможна в море повсюду, на любой глубине.

Уолш и Пиккар утверждали, что с большим удивлением обнаружили крупных существ, живущих на дне Марианской впадины, например, костистую рыбу, похожую на ската, длиной около 30 см. Она привлекала внимание парой выпуклых глаз. Уверенности в том, что глаза зрячие, у них не было, но если бы это было так, то только по одной причине – зрение помогало ловить фосфоресцирующий планктон. Еще они заметили красивую креветку густо-красного цвета в нескольких футах от дна. Они сожалели, что пробыли на дне лишь 20 минут и не сумели ближе познакомиться с обитателями дна Марианской впадины.

В настоящее время многие морские биологи скептически оценивают вероятность встречи со скатом или камбалой на дне Марианской впадины и считают, что скорее это был морской огурец. Во время второй экспедиции беспилотный аппарат Kaikō взял пробы донных отложений с дна впадины. Оказалось, что в них присутствует множество микроорганизмов.

В июле 2011 года исследователи из Института океанографии Скриппса спускали во впадину автономные аппараты, снабженные цифровыми видеокамерами и имевшие осветительное оборудование. На рекордной глубине 10,6 километра были замечены колоссальные для своего вида одноклеточные ксенофиофоры длиной более 10 см. Ксенофиофоры примечательны своими размерами, служат приютом для других микроорганизмов и встречаются во многих регионах. Однако нигде больше они не достигают таких размеров.

В декабре 2014 года на глубине 8, 145 м был обнаружен новый вид рыбы-улитки, побившей предыдущий рекорд самой глубоководной живой рыбы, запечатленной на видео. В ходе экспедиции по изучению Марианской впадины исследователи из Гавайского университета вместе со студентами Вашингтонского университета и Университета Ньюкасла обнаружили нечто, существенно изменившее их прежние представления – рыбу, получившую название «Марианская рыба-улитка» (Pseudoliparis Swire). Она не походила на гигантского монстра с острыми зубами: напротив, была мягкой и без чешуи на теле. Несмотря на это, она является активным хищником Марианской впадины.

Во время экспедиции 2014 года удалось снять несколько новых видов живых существ, в том числе огромных бокоплавов (амфиподов).

Осьминог Дамбо (Grimpoteuthi), названный в честь диснеевского любимца, пожалуй, самое приятное на вид существо, обнаруженное на глубине 9, 800 метров под водой в Марианской впадине. Эти очаровательные 8-12-дюймовые существа перемещаются по океану, хлопая ушами. Как бы ни были они очаровательны, осьминог-тупица – хищник, способный проглотить свою добычу одним глотком.

Макропинна малоротая из семейства опистопроктовых (лат. Opisthoproctidae) обнаружена в батипелагически и абиссальных слоях Марианской впадины (на глубинах до шести тысяч метров). Это очень странная рыба. Ее прозрачная голова демонстрирует все свое содержимое, как прозрачный пластиковый пакет. Эта мембрана также защищает рыбу от укусов, когда она охотится на медуз. Плоские плавники удерживают ее на месте и обеспечивают абсолютную точность движений в темной толще воды.

Вышеупомянутых глубоководных обитателей моря обнаруживали в Марианской впадине. Однако есть и еще целый ряд весьма ярких представителей животного мира, которые могли бы там обитать, если не на самом дне, то в абиссальных и батипелагических слоях. К ним относятся плащеносная акула, морской черт или рыба-удильщик, а также рыба-топорик. Плащеносная акула отличается от других своеобразным жабо, образованным шестью или семью жабрами. Обладая стройным змееподобным телом, акула больше похожа на угря. Но самой жуткой особенностью этой акулы является набор из 300 зубов! Несмотря на то, что эта акула обитает на глубине не менее 5,000 метров, она стала одним из первых глубоководных животных, обнаруженных в XIX веке. Не менее интересна глубоководная рыба морской дьявол или удильщик. Острые зубы, зияющая пасть и глаза, вываливающиеся из глазниц. Эта рыба-удильщик известна светящейся мышцей, похожей на антенну, выступающую из головы. Свет привлекает добычу в зону досягаемости зубов морского черта и облегчает ее ловлю. Интересный и потенциально опасный факт: самец черного морского дьявола прикрепляется к самке, прокусывает ее плоть до кровеносного сосуда и живет за счет ее ресурсов, пока не сможет производить сперму.

Глубоководная рыба-топорик неказиста на вид – это довольно маленькое существо, обычно от 2,8 см до 12 см. Хотя крошечный размер делает его легкой добычей, рыба-топорик сумела нивелировать этот недостаток за счет гениальной техники маскировки. Как и большинство других глубоководных животных, эти рыбы обладают биолюминесцентной способностью вырабатывать свет из своего желудка. Обнаруживать свой силуэт в океане опасно – никогда не знаешь, кто притаился поблизости. Поэтому рыба-топорик освоила искусство управления свечением, адаптируя его к уровню света в воде, что делает ее практически невидимой для хищников.

Интересные факты

• Если гору Эверест поместить в Марианскую впадину, ее вершина окажется под водой. Если сравнить высоту Эвереста (8 848 м над уровнем моря) и глубину Марианской впадины (10, 994 м), легко убедиться, что это действительно так;
• О Северном и Южном полюсах знают все. Однако ученые называют Марианскую впадину четвертым полюсом Земли. Таким образом, Северный и Южный – это географические полюса, Эверест и Марианская впадина – геоморфологические полюса;
• Черные курильщики (англ. black smokers) — это гидротермальные источники, которые образуются на дне океана вблизи глубоководных границ столкновения литосферных плит, в том числе и в Марианской впадине. Свое название они получили из-за черного цвета извергающейся из них горячей жидкости, который образуется в результате вулканической активности и высокотемпературных химических реакций внутри Земли. Вода, выбрасываемая черными курильщиками, содержит различные растворенные минералы, включая серу, железо и марганец, что придает ей темный цвет. Черные курильщики – это уникальные экосистемы, где обитают специально адаптированные микроорганизмы (термофильные бактерии и археи). Они питаются химическими веществами из источников в процессе хемосинтеза, а не фотосинтеза, как это делают растения. Эти экосистемы представляют научный интерес, поскольку могут давать представление о возможной жизни на других планетах или спутниках, где также могут существовать гидротермальные источники;
• Жак Пиккар впоследствии вспоминал, что при погружении на дно Бездны Челленджера на «Триесте» не было никакого флага, зато в гондоле их было пятьдесят один: пятьдесят американских (по числу штатов?) и на самом донышке один швейцарский. Италия тоже приняла участие в увековечение события: когда на обратном пути «Триест» показался на поверхности моря капитан судна-буксира Джузеппе Буоно швырнул в море фуражку, выкрашенную в цвета итальянского флага, а также свисток, которым он сигналил с батискафа на буксир;
• Американский писатель Стив Альтен создал целый затерянный мир чудом сохранившихся доисторических животных вокруг зоны черных курильщиков Марианской впадины – его тетралогия «Мег», «Мег: Адская бездна», «Мег: Первобытные воды» и «Мег: Дьявольский аквариум» посвящена гигантскому мегалодону, вырвавшемуся из горячих термальных вод и наводящему ужас на обитателей океанов и жителей прибрежной полосы. Возможно, эти увлекательные книги подогрели дискуссию на тему о том, могли ли мегалодоны выжить в Бездне Челленджера до наших дней. Широко распространился слух о том, что один из найденных в Марианской впадине зубов мегалодона насчитывал каких-нибудь 11 тысяч лет, хотя серьезные источники этого не подтверждали. В результате появилась масса публикаций о том, что существование мегалодонов в наше время вполне реально.

Видео о Марианской впадине