Исследования Марианской впадины

Марианская впадина (Марианский желоб) – узкая депрессия (ложбина) на дне Тихого океана (в его западной части), самая глубокая в мире. Она протянулась вдоль Марианских островов на 1340 километров, имеет V-oбразный профиль и крутые асимметричные склоны. Островной склон выше и круче океанического, расчленен каньонами и осложнен ступенями. Марианская впадина имеет плоское дно шириной 1-5 километров, разделенное порогами на несколько замкнутых участков с глубиной 8-11 километров. Океанический склон и дно покрыты маломощным (до 200 метров) слоем осадков. От ложа океана впадина отделена валом, на котором находится много подводных вулканических гор.

Давление воды у дна достигает 108,6 мегапаскаля (1100 атмосфер), что более чем в 1100 раз больше нормального атмосферного давления на уровне поверхности Мирового океана.

Марианская впадина находится на стыке двух литосферных плит. Вдоль ее оси происходит поддвиг Тихоокеанской литосферной плиты под Филиппинскую. Характерна высокая сейсмичность.

Марианская впадина была обнаружена в 1875 году британской экспедицией, проводившей первые системные промеры глубин в Тихом океане на океанографическом судне "Челленджер", переоборудованном в 1872 году для проведения гидрологических, геологических, геохимических, биологических и метеорологических исследований из трехмачтового военного корвета. Измерения лотом, опускаемым на пеньковом тросе с борта этого судна, показали глубину 8 184 метра, но эти данные неоднократно уточнялись. В 1899 году с борта американского судна "Неро" тем же способом была измерена глубина 9 636 метров.

Первые оценки глубин в районе Марианской впадины с помощью эхолотов были получены в 1925-1931 годах с японских судов "Мансуи", "Косуи" и "Иодо". Максимальная глубина, определенная в этот период, – 9 814 метров.

В 1951 году новое английское гидрографическое судно "Челленджер", унаследовавшее название известного исследовательского корвета, произвело ряд измерений глубин Марианской впадины. При этом использовался усовершенствованный ультразвуковой эхолот, при помощи которого была измерена новая максимальная глубина Марианской впадины – 10 863 метра. Судном было выполнено также несколько тросовых измерений глубин, причем максимальная измеренная глубина была 10 830 метров. При помощи трубочного лота с глубины 10 504 метра была получена проба грунта (коричневого ила). Его анализ показал, что в иле содержится большое количество радиолярий (одноклеточные планктонные организмы) и диатомовых водорослей (одноклеточные водоросли, отличающиеся наличием у клеток своеобразного "панциря", состоящего из диоксида кремния), а также следы вулканической пыли.

Самая глубокая точка в Марианской впадине находится на западе Тихоокеанского бассейна. Она располагается в 1,8 тысячи километрах от Филиппин в юго-западной стороне впадины. Это место получило название Бездна Челленджера (Challenger Deep).

Максимальную за всю историю глубину в этом месте измерили в 1957 году с советского научно-исследовательского судна "Витязь". Она составила 11 022 метра, однако позднее выяснилось, что ученые при снятии показаний не учли смену условий среды на разных глубинах. На разных глубинах очень сильно отличаются температура, и это требует сложного пересчета показаний приборов.

Максимальная глубина Марианской впадины в 1984 году была уточнена японскими гидрографами. Она составила 10 924 метра.

Экспедиции "Витязя" сыграли большую роль в исследовании глубоководной фауны в Марианской впадине. В 1958 и 1975 годах в результате тралений в ней на борт судна подняли 24 вида животных, 10 из которых впервые были описаны учеными Института океанологии им. П.П. Ширшова.

Первое погружение человека на дно Марианской впадины было совершено 23 января 1960 года лейтенантом Военно-Морских Сил США Доном Уолшем (Don Walsh) и швейцарским исследователем Жаком Пиккаром (Jacques Piccard) на батискафе Trieste. Они достигли глубины 10 916 метров, измерили температуру и радиоактивность воды и обнаружили в ее толще живые организмы. Батискаф провел на дне 20 минут, а все погружение продолжалось около девяти часов.

После этого только в 1995 году японский подводный аппарат с дистанционным управлением Kaiko опустился на дно Марианской впадины в месте, имеющем глубину 10 911 метров. В дальнейшем этот аппарат использовался главным образом для биологических исследований в Марианской впадине. В ходе них в 2002 году было обнаружено множество видов неведомых науке одноклеточных организмов, существующих в неизменном виде почти миллиард лет.

В 2009 году на дно впадины опускался гибридный (автономно-привязной) аппарат Nereus, созданный в США усилиями нескольких организаций. Он впервые произвел фото- и видеосъемку, были проведены локальные измерения гидрофизических и гидрохимических параметров, взяты пробы грунта. Аппарат также захватил несколько обитателей рекордных глубин. Это позволило ученым обнаружить колонии "автономных" бактерий на самом дне Марианской впадины.

С августа по октябрь 2010 года американская океанографическая экспедиция провела съемку участка дна Мариинской впадины площадью около 400 тысяч квадратных километров с помощью многолучевого эхолота, работавшего с разрешением не более 100 метров. Эти исследования помогли ученым впервые создать точную карту и трехмерную модель рельефа дна впадины. В результате они обнаружили четыре хребта высотой до 2,5 километра, которые пересекают Мариинский желоб. По мнению ученых, хребты сформировались около 180 миллионов лет назад в процессе постоянного движения литосферных плит. В ходе "подползания" краевой части Тихоокеанской плиты, как более старой и "тяжелой", под Филиппинскую образуется складчатость из-за того, что более плотные породы "сопротивляются" этому процессу и формируют "складки", вздымаясь в виде гор поблизости от границы литосферных плит.

Экспедиция также уточнила параметры самой глубокой точки Марианской впадины. Новые измерения "углубили" ее на 23 метра (10 994 метра против 10 971 метра по данным 2009 года). Однако ученые подчеркивают, что можно гарантировать точность в пределах до 40 метров.

В 2012 году канадский режиссер Джеймс Кэмерон погрузился в Марианскую впадину на глубоководном аппарате, разработанном его собственной командой. Строительство двенадцатитонного Deepsea Challenge обошлось примерно в семь миллионов долларов. Экспедиция готовилась около семи лет, в конструкторских разработках и планировании научной программы принимали участие Институт океанографии имени Скриппса (США), Лаборатория реактивного движения НАСА и Университет штата Гавайи.

Погружение продолжалось почти семь часов. Кэмерон провел в "Бездне Челленджера" около шести часов, в течение которых вел видеосъемки подводного мира. Из-за неисправности одной из металлических "рук", управляющихся гидравликой, он не смог отобрать образцы, необходимые ученым для изучения геологии дна. Джеймс Кэмерон стал третьим человеком в истории, достигшим самой глубокой точки Мирового океана, и первым, сделавшим это в одиночку.

В последующие годы китайские и американские исследователи изучали глубоководную фауну Мариинской впадины с помощью подводных аппаратов.

Помимо различных спускаемых аппаратов, ученые активно изучают Марианскую впадину при помощи сейсмографов, установленных на дне океана в ее окрестностях, а также на соседних островах. Изучение структуры дна Марианской впадины помогло геологам вычислить примерное количество воды в недрах Земли. Как оказалось, пласт "тонущей" коры под Марианской впадиной почти полностью уходил в глубинные слои мантии Земли, сохраняя свою структуру даже на глубинах в 50-60 километров. Это, в свою очередь, означает, что в недра планеты попадает значительно больше морских горных пород, богатых водой и ее соединениями, чем считалось раньше. По оценкам ученых, Марианская впадина "закачала" свыше 79 миллионов тонн воды в глубинные слои мантии Земли за последний миллион лет, что примерно в 3-4 раза выше предыдущих оценок, вычисленным по данным наблюдений за менее глубокими и крупными желобами.

В 2019 году в рамках экспедиции Five Deeps американский исследователь Виктор Весково совершил три спуска в районе Марианского желоба. В один из них подводная лодка Весково DSV Limiting Factor за 3,5-4 часа достигла глубины в 10 927 метров. Исследователь установил рекорд по одиночному погружению. Во время погружения ему удалось обнаружить четыре новых вида ракообразных, а также на дне Бездны Челленджера он нашел пластиковый пакет и обертки от конфет, что свидетельствует о загрязнении Мирового океана.

Российский путешественник Федор Конюхов также собирается опуститься на дно Марианской впадины на батискафе, который для него построит Объединенная судостроительная корпорация (ОСК). В июне 2019 года стало известно, что ОСК начала проектирование аппарата для погружения, готовит прототип.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников