Marianos įduba: kur dingsta tonos vandens?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Nors tūkstančiai žmonių aplankė aukščiausią planetos tašką Everestą, tik trys nusileido į Marianos įdubos dugną. Tai mažiausiai ištirta vieta Žemėje, aplink ją slypi daugybė paslapčių. Praėjusią savaitę geologai išsiaiškino, kad per milijoną metų 79 milijonai tonų vandens prasiskverbė per įdubos dugne į Žemės gelmes.

Kas jai nutiko po to, nežinoma. „Hi-tech“kalba apie žemiausio planetos taško geologinę sandarą ir jo dugne vykstančius keistus procesus.

Be saulės spindulių ir esant didžiuliam slėgiui

Marianų įduba nėra vertikali bedugnė. Tai pusmėnulio formos tranšėja, besidriekianti 2500 km į rytus nuo Filipinų ir į vakarus nuo Guamo (JAV). Giliausia įdubos vieta – Challenger Deep – yra 11 km nuo Ramiojo vandenyno paviršiaus. Jei Everestas būtų įdubos dugne, iki jūros lygio nebūtų 2,1 km.

Marianos tranšėjos žemėlapis.

Marianos griovys (taip pat tranšėja dar vadinama) yra pasaulinio dugnų, kertančių jūros dugną ir susidariusių dėl senovės geologinių įvykių, tinklo dalis. Jie atsiranda susidūrus dviem tektoninėms plokštėms, kai vienas sluoksnis nugrimzta po kitu ir patenka į Žemės mantiją.

Povandeninę tranšėją per pirmąją pasaulinę okeanografinę ekspediciją aptiko britų tyrimų laivas „Challenger“. 1875 metais mokslininkai bandė išmatuoti gylį diplotu – lynu su pririštu svareliu ir metro žymomis. Virvės pakako tik 4 475 foms (8 367 m). Beveik po šimto metų Challenger II su echolotu grįžo į Marianų griovį ir nustatė dabartinę 10 994 m gylio vertę.

Marianų įdubos dugnas slepiasi amžinoje tamsoje – saulės spinduliai iki tokio gylio neprasiskverbia. Temperatūra vos keliais laipsniais aukščiau nulio – ir arti užšalimo taško. Slėgis „Challenger Abyss“yra 108,6 MPa, o tai maždaug 1072 kartus viršija įprastą atmosferos slėgį jūros lygyje. Tai yra penkis kartus didesnis slėgis, kuris susidaro kulkai pataikius į neperšaunamą objektą ir yra maždaug lygus slėgiui polietileno sintezės reaktoriaus viduje. Tačiau žmonės rado būdą, kaip pasiekti dugną.

Žmogus apačioje

Pirmieji žmonės, kurie aplankė „Challenger Abyss“, buvo amerikiečių kariškiai Jacques'as Piccardas ir Donas Walshas. 1960 metais batiskafe „Triestas“per penkias valandas nusileido iki 10 918 m. Prie šios žymos tyrėjai praleido 20 minučių ir beveik nieko nepamatė dėl aparato iškeltų dumblo debesų. Išskyrus plekšnę žuvį, kuri nukentėjo nuo dėmesio. Gyvenimas tokiame aukštame slėgyje buvo pagrindinis misijos atradimas.

Prieš Piccardą ir Walshą mokslininkai manė, kad žuvys negali gyventi Marianos įduboje. Slėgis jame toks didelis, kad kalcis gali egzistuoti tik skystu pavidalu. Tai reiškia, kad stuburinių gyvūnų kaulai turi tiesiogine prasme ištirpti. Be kaulų, be žuvies. Tačiau gamta mokslininkams parodė, kad jie klysta: gyvi organizmai sugeba prisitaikyti net prie tokių nepakeliamų sąlygų.

Daugybę gyvų organizmų Challenger bedugnėje aptiko Deepsea Challenger batiskafas, ant kurio 2012 m. režisierius Jamesas Cameronas nusileido į Marianos įdubos dugną. Aparatu paimtuose dirvožemio mėginiuose mokslininkai aptiko 200 bestuburių rūšių, o įdubos dugne – keistas permatomas krevetes ir krabus.

8 tūkstančių metrų gylyje batiskafas aptiko giliausią žuvį – naują liparo arba jūrinių šliužų rūšies atstovą. Žuvies galva primena šunį, o jos kūnas labai plonas ir elastingas – judėdama ji primena permatomą servetėlę, kurią neša srovė.

Keli šimtai metrų žemiau yra milžiniškos dešimties centimetrų amebos, vadinamos ksenofioforais. Šie organizmai pasižymi nuostabiu atsparumu keletui elementų ir cheminių medžiagų, tokių kaip gyvsidabris, uranas ir švinas, kurie per kelias minutes nužudytų kitus gyvūnus ar žmones.

Mokslininkai mano, kad gylyje yra daug daugiau rūšių, kurios laukia atradimo. Be to, iki šiol neaišku, kaip tokie mikroorganizmai – ekstremofilai – gali išgyventi tokiomis ekstremaliomis sąlygomis.

Atsakymas į šį klausimą lems biomedicinos ir biotechnologijų proveržį ir padės suprasti, kaip Žemėje atsirado gyvybė. Pavyzdžiui, Havajų universiteto mokslininkai mano, kad prie įdubos esantys šiluminio purvo ugnikalniai galėjo sudaryti sąlygas pirmiesiems planetos organizmams išgyventi.

Vulkanai Marianos tranšėjos dugne.

Kas yra plyšys?

Įdubimas savo gylį slypi dėl dviejų tektoninių plokščių lūžimo – Ramiojo vandenyno sluoksnis eina po filipiniečiais, sudarydamas gilią tranšėją. Regionai, kuriuose įvyko tokie geologiniai įvykiai, vadinami subdukcijos zona.

Kiekviena plokštė yra beveik 100 km storio, o lūžis yra mažiausiai 700 km gylyje nuo žemiausio Challenger bedugnės taško. „Tai yra ledkalnis. Vyras net nebuvo viršuje – 11 yra niekis, palyginti su 700, kurie slepiasi gylyje. Marianos įduba yra riba tarp žmogaus žinių ribų ir žmonėms neprieinamos realybės “, - sako geofizikas Robertas Sternas iš Teksaso universiteto.

Plokštės Marianos tranšėjos apačioje.

Mokslininkai teigia, kad vanduo dideliais kiekiais patenka į Žemės mantiją per subdukcijos zoną – lūžių ribose esančios uolienos veikia kaip kempinės, sugeria vandenį ir transportuoja jį į planetos žarnas. Dėl to medžiaga randama 20–100 km gylyje po jūros dugnu.

Vašingtono universiteto geologai išsiaiškino, kad per pastaruosius milijonus metų per sankryžą į žemės gelmes pateko daugiau nei 79 milijonai tonų vandens – tai 4,3 karto daugiau nei buvo apskaičiuota anksčiau.

Pagrindinis klausimas – kas nutinka vandeniui žarnyne. Manoma, kad ugnikalniai uždaro vandens ciklą, grąžindami vandenį į atmosferą kaip vandens garus išsiveržimų metu. Šią teoriją patvirtino ankstesni į mantiją patenkančio vandens tūrio matavimai. Vulkanai, išmetami į atmosferą, yra maždaug lygūs absorbuotam tūriui.

Naujas tyrimas paneigia šią teoriją – skaičiavimai rodo, kad Žemė sugeria daugiau vandens nei grąžina. Ir tai tikrai keista – turint omenyje, kad Pasaulio vandenyno lygis per pastaruosius kelis šimtus metų ne tik nesumažėjo, bet ir pakilo keliais centimetrais.

Galimas sprendimas yra atmesti teoriją apie vienodą visų Žemės subdukcijos zonų pralaidumą. Tikėtina, kad Marianos įdubos sąlygos bus ekstremalesnės nei kitose planetos dalyse, o pro Challenger bedugnės plyšį prasiskverbia daugiau vandens.

„Ar vandens kiekis priklauso nuo subdukcijos zonos konstrukcinių ypatybių, pavyzdžiui, nuo plokščių lenkimo kampo? Manome, kad panašių gedimų yra Aliaskoje ir Lotynų Amerikoje, tačiau iki šiol žmogui nepavyko rasti gilesnės struktūros nei Marianos įduba “, - pridūrė pagrindinis autorius Dougas Vinesas.

Žemės gelmėse slypintis vanduo – ne vienintelė Marianų įdubos paslaptis. JAV nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija (NOAA) šį regioną vadina geologų pramogų parku.

Tai vienintelė vieta planetoje, kur anglies dioksidas egzistuoja skysto pavidalo. Jį išstumia keli povandeniniai ugnikalniai, esantys už Okinavos lovio netoli Taivano.

414 m gylyje Marianos griovyje yra Daikoku ugnikalnis, kuris yra skystos formos grynos sieros ežeras, nuolat verdantis 187 ° C temperatūroje.6 km žemiau yra geoterminių šaltinių, išskiriančių 450 ° C temperatūros vandenį. Bet šis vanduo neužverda – procesui trukdo slėgis, kurį daro 6,5 kilometrų vandens stulpelis.

Vandenyno dugną šiandien žmogus tyrinėjo mažiau nei mėnulį. Tikriausiai mokslininkams pavyks aptikti gedimus, esančius giliau nei Marianos įduba, ar bent ištirti jo sandarą ir ypatybes.