Жер шарындағы ең терең мұхит ойысы – Мариан шұңқыры

Кіріспе

Жер бетіндегі ең терең мұхиттық ойыс

Мариан ойысы – Тынық мұхитының батысында, Мариан аралдарының шығысында орналасқан мұхиттық ойыс; ол Жер бетіндегі ең терең мұхиттық ойыс болып табылады. Ол ай тәрізді пішінге ие және шамамен ұзындығы және ені құрайды. Белгілі ең терең нүктесі – Challenger Deep деп аталатын, ойыстың түбіндегі кішкентай тік жарқақты аңғардың оңтүстік бөлігінде орналасқан, тереңдігі шамамен . Ойыстың ең терең нүктесі теңіз деңгейінен Эверест тауының шыңына қарағанда әлдеқайда төменде жатыр. Ойыстың түбіндегі су бағанасы қысымды тудырады, бұл көрсеткіш теңіз деңгейіндегі стандартты атмосфералық қысымнан 1071 есе артық. Осы қысымда судың тығыздығы 4,96%-ға артады. Түбіндегі температура шамамен . 2009 жылы Мариан ойысы АҚШ-тың ұлттық ескерткіші мәртебесін алды. Скриппс институтының зерттеушілері теңіз бетінен шамамен тереңдікте моноталамея деп аталатын бір жасушалы организмдерді тапты. Сондай-ақ, деректерге сүйенсек, ойыстың ішінде микробтық тіршілік өркендейді.

Этимология

Мариана шұңқылы жақын орналасқан Мариана аралдарының атымен аталады, ал аралдар Испанияның Австрия королевасы Мариананың құрметіне Лас Марианас деп аталған. Аралдар – бұл шұңқылының батыс жағындағы Мариандық тақта (сонымен қатар аралдардың атымен де аталады) үстінен жылжып өткен тақтаның құрамындағы арал доғасының бір бөлігі.

Геология

Мариана орлары – екі тектоникалық тақта арасындағы шекараны құрайтын Изу-Боньин-Мариана субдукциялық жүйесінің бір бөлігі. Бұл жүйеде Тынық мұхиты тақтасының батыс жиегі, батысқа қарай орналасқан кіші Мариана тақтасының астына итеріледі (яғни, қабаттаса жылжиды). Тынық мұхиты тақтасының батыс шетіндегі қыртыс материалы Жердегі ең көне мұхиттық қыртыстың бірі болып табылады (170 миллион жылға дейін), сондықтан ол салқын және тығыз; осы себепті оның биіктігі Мариана тақтасымен (жасырақ) салыстырғанда зор айырмашылықты құрайды. Тақта шекарасындағы ең терең бөлік – Мариана орларының өзі. Тынық мұхиты және Мариана тақталарының қозғалысы Мариана аралдарының қалыптасуына да тікелей себеп болады. Бұл жанартаулық аралдар Тынық мұхиты тақтасының субдукцияланған бөлігіндегі минералдарда қамтылған судың шығарылуынан жоғары мантияның балқуы нәтижесінде пайда болады.

Зерттеу тарихы

Қазандық алғаш рет 1875 жылы "Челленджер" экспедициясы кезінде салмақты арқанды қолдана отырып, тереңдігі тіркелді. 1877 жылы Питерман "Тiefenkarte des Grossen Ozeans" ("Ұлы мұхиттың тереңдік картасы") деп аталатын картаны жариялады, онда сол сондау орнында "Challenger Tief" ("Челленджер тереңдігі") көрсетілген. 1899 жылы Nero, қайта құрылған көмір тасымалдаушы кеме, тереңдігі тіркелді. 1951 жылы бас ғалым Томас Гаскеллдің басшылығымен Challenger II траншеяны эхо-дыбысты пайдалану арқылы зерттеді, бұл түпнұсқа экспедицияда пайдаланылған дыбысты құрылғылар мен сүйреу желілеріне қарағанда тереңдікті өлшеудің әлдеқайда дәл және әлдеқайда оңай әдісі. Бұл зерттеу кезінде, Challenger II Challenger Deep деп аталатын жерде тереңдігін өлшегенде, траншеяның ең терең бөлігі тіркелді. 1957 жылы кеңес кемесі РВ "Витязь" Мариан қуысы деп аталатын жерде тереңдік туралы хабарлады. 1962 жылы M. V. Spencer F. Baird су бетіндегі кемесі дәлдік тереңдік өлшегіштерін пайдалана отырып, ең терең тереңдікті тіркеді. 1984 жылы жапондық зерттеу кемесі Takuyō (拓洋) Мариана орнынан мәліметтер жинады, нәтижесінде ең терең жерге жеткені туралы хабарланды. 1995 жылдың 24 наурызында қашықтан басқарылатын KAIKO аппараты Мариана орнының ең терең ауданына жетіп, тереңдікке сүңгіп түсудің жаңа рекордын жасады. 1997 жылдан 2001 жылға дейін жүргізілген зерттеулер барысында Мариана орнының бойындағы бір жердің тереңдігі Челленджер тұңғиығына ұқсас, тіпті одан да терең екені анықталды. Бұл жағдайды Гавайи геофизика және планеталық институтының ғалымдары Гуам айналасындағы зерттеу жұмыстарын аяқтаған кезде тапты; олар зерттеу жұмыстарын жүргізу үшін зерттеу кемесінің артына сүйретілген сонар карталау жүйесін қолданды. Бұл жаңа жерді HMRG (Hawaii Mapping Research Group) Deep деп атады, оны ашқан ғалымдар тобының есімімен. 2009 жылдың 1 маусымында "RV Kilo Moana" кемесінде (Nereus аппаратының аналық кемесі) жүргізілген картаға түсіру барысында "Челленджер Deep" тереңдігіндегі жер анықталды. Сонар жүйесі фазалық және амплитудалық түбін анықтауды қолданады, оның дәлдігі бүкіл судың тереңдігіне қатысты 0,2% -дан артық (бұл тереңдіктің ± дәлдігіне қатысты). 2011 жылы Америка геофизикалық одағының күзгі кездесуінде көп сәулелі эхозондермен жабдықталған АҚШ әскери-теңіз флотының гидрографиялық кемесі бүкіл траншеяның картасын түсірген зерттеу жүргізгені туралы хабарланды. Картаға түсірілген жерлерінен бұрын су асты таулар болған деп есептелетін төрт таудың пайда болғанын анықтадық. Мариана ордасы - 2012 жылы Вашингтон университетінің және Вудс-Холл океанографиялық институтының зерттеушілері жер асты суының циклын зерттеу үшін сейсмикалық зерттеу үшін таңдаған жер. Ғалымдар мұхит түбіндегі сейсмометрлер мен гидрофондарды қолдана отырып, жер бетіндегі терең жерлерді картаға түсіріп жатыр.

The trench was first sounded during the Challenger expedition in 1875 using a weighted rope, which recorded a depth of In 1877, a map was published called Tiefenkarte des Grossen Ozeans ("Depth map of the Great Ocean") by Petermann, which showed a Challenger Tief ("Challenger deep") at the location of that sounding. In 1899, Nero, a converted collier, recorded a depth of
In 1951, under Chief Scientist Thomas Gaskell, Challenger II surveyed the trench using echo sounding, a much more precise and vastly easier way to measure depth than the sounding equipment and drag lines used in the original expedition. During this survey, the deepest part of the trench was recorded when the Challenger II measured a depth of at , known as the Challenger Deep. In 1957, the Soviet vessel RV Vityaz reported a depth of at a location dubbed the Mariana Hollow. In 1962, the surface ship M. V. Spencer F. Baird recorded a maximum depth of using precision depth gauges. In 1984, the Japanese survey vessel Takuyō (拓洋) collected data from the Mariana Trench using a narrow, multi beam echo sounder; it reported a maximum depth of , also reported as Remotely Operated Vehicle KAIKO reached the deepest area of the Mariana Trench and made the deepest diving record of on 24 March 1995. During surveys carried out between 1997 and 2001, a spot was found along the Mariana Trench that had a depth similar to the Challenger Deep, possibly even deeper. It was discovered while scientists from the Hawaii Institute of Geophysics and Planetology were completing a survey around Guam; they used a sonar mapping system towed behind the research ship to conduct the survey. This new spot was named the HMRG (Hawaii Mapping Research Group) Deep, after the group of scientists who discovered it. On 1 June 2009, mapping aboard the RV Kilo Moana (mothership of the Nereus vehicle), indicated a spot with a depth of The sonar mapping of the Challenger Deep was possible by its Simrad EM120 sonar multibeam bathymetry system for deep water. The sonar system uses phase and amplitude bottom detection, with an accuracy of better than 0.2% of water depth across the entire swath (implying that the depth figure is accurate to ± ). In 2011, it was announced at the American Geophysical Union Fall Meeting that a US Navy hydrographic ship equipped with a multibeam echosounder conducted a survey which mapped the entire trench to resolution. The mapping revealed the existence of four rocky outcrops thought to be former seamounts. The Mariana Trench is a site chosen by researchers at Washington University in St. Louis and the Woods Hole Oceanographic Institution in 2012 for a seismic survey to investigate the subsurface water cycle. Using both ocean bottom seismometers and hydrophones, the scientists are able to map structures as deep as beneath the surface.

Төменгілер

2022 жылға қарай 22 экипажбен және жеті экипажсыз тереңге түсу орындалды. Алғашқысы – 1960 жылғы 23 қаңтарда сағат 13:06-да Дон Уолш пен Жак Пиккардты алып, теңіз түбіне жеткен, швейцариялық жобаланған, итальяндық құрастырылған, АҚШ Әскери-теңіз күштеріне тиесілі батискаф «Триесттің» экипажбен жасаған тереңге түсуі болды. Бірақ кейін бұл көрсеткіш 10 916 метрге түзетілді. Тереңдік, өлшенген қысымды түрлендіру және теңіз бетінен теңіз түбіне дейінгі су тығыздығына негізделген есептеулер арқылы анықталды. Одан кейін 1996 жылы «Kaikō» және 2009 жылы «Nereus» ұшқышсыз аппараттары келді. Бірінші үш экспедиция шамамен бірдей тереңдікті тікелей өлшеді. Төртінші тереңге түсуді канадалық режиссер Джеймс Камерон 2012 жылғы 26 наурызда жасады. Ол «Deepsea Challenger» суасты кемесінде Мариан шұңқырының түбіне жетті. 2015 жылдың шілдесінде Ұлттық мұхитты зерттеу және атмосфера басқармасы, Орегон мемлекеттік университеті және Жағалау күзетінің өкілдері Мариан шұңқырының ең терең бөлігі – «Challenger Deep»-ке гидрофонды батырып, оны бұрынғыда бір шақырымнан астам тереңдікке жібермеген еді. Титан қабығы бар гидрофон, төмендегі қатты қысымға төтеп беру үшін жасалған. Зерттеушілер гидрофонды қараша айына дейін таба алмаса да, деректердің сыйымдылығы алғашқы 23 күн ішінде толып кетті. Дыбыстарды бірнеше ай бойы талдағаннан кейін, сарапшылар жер сілкінісі, тайфун, қанатты киттер және қайықтар сияқты машиналардың дыбыстарын естіп, таң қалды. Миссияның сәттілігіне байланысты зерттеушілер 2017 жылы екінші гидрофонды ұзақ мерзімге орналастыру жоспарларын жариялады. Виктор Весково 2019 жылғы 28 сәуірде Флорида штатындағы «Triton Submarines» компаниясы жасаған «Triton 36000/2» үлгісіндегі «DSV Limiting Factor» суасты кемесін пайдаланып, жаңа рекордтық тереңдікке түсті. 2019 жылғы 28 сәуір мен 5 мамыр аралығында төрт рет тереңге түсіп, «Challenger Deep»-ке бірнеше рет батқан алғашқы адам атанды. 2020 жылғы 8 мамырда Ресей кеме жасаушылары, Ресей Ғылым академиясының ғылыми топтары, Ресейдің перспективті зерттеулер қоры және Тынық мұхиты флотының қолдауымен автономды суасты аппараты «Витязь D» Мариан шұңқырының түбіне батып, «Витязь D» Мариан шұңқырының ең терең жерлерінде автономды түрде жұмыс істейтін алғашқы суасты аппараты болды. Миссияның ұзақтығы, тереңге түсу және көтерілуді есептемегенде, 3 сағаттан асты. 2020 жылғы 10 қарашада қытайлық суасты кемесі «Фендуже» Мариан шұңқырының түбіне жетті.

As of 2022, 22 crewed descents and seven uncrewed descents have been achieved. The first was the crewed descent by Swiss designed, Italian built, United States Navy owned bathyscaphe Trieste, which reached the bottom at 1:06 pm on 23 January 1960, with Don Walsh and Jacques Piccard on board. but this was later revised to 35814 feet (10916 m). The depth was estimated from a conversion of pressure measured and calculations based on the water density from sea surface to seabed. This was followed by the uncrewed ROVs Kaikō in 1996 and Nereus in 2009. The first three expeditions directly measured very similar depths of The fourth was made by Canadian film director James Cameron on 26 March 2012. He reached the bottom of the Mariana Trench in the submersible vessel Deepsea Challenger, diving to a depth of
In July 2015, members of the National Oceanic and Atmospheric Administration, Oregon State University, and the Coast Guard submerged a hydrophone into the deepest part of the Mariana Trench, the Challenger Deep, never having previously deployed one past a mile. The titanium shelled hydrophone was designed to withstand the immense pressure under. Although researchers were unable to retrieve the hydrophone until November, the data capacity was full within the first 23 days. After months of analyzing the sounds, the experts were surprised to pick up natural sounds like earthquakes, typhoons, baleen whales, and machine made sounds such as boats. Due to the mission's success, the researchers announced plans to deploy a second hydrophone in 2017 for an extended period of time. Victor Vescovo achieved a new record descent to on 28 April 2019 using the DSV Limiting Factor, a Triton 36000/2 model manufactured by Florida based Triton Submarines. He dived four times between 28 April and 5 May 2019, becoming the first person to dive into Challenger Deep more than once. On 8 May 2020, a joint project between the Russian shipbuilders, scientific teams of the Russian Academy of Sciences with the support of the Russian Foundation for Advanced Research Projects and the Pacific Fleet submerged the autonomous underwater vehicle Vityaz D to the bottom of the Mariana Trench at a depth of Vityaz D is the first underwater vehicle to operate autonomously at the extreme depths of the Mariana Trench. The duration of the mission, excluding diving and surfacing, was more than 3 hours. On 10 November 2020, the Chinese submersible Fendouzhe reached the bottom of the Mariana Trench at a depth of .

Өмір

1960 жылы жүргізілген экспедиция жоғары қысымның салдарынан теңіз түбінде өмір сүретін ірі тіршілік иелерін көргендерін мәлімдеді, мысалы, шамамен бір метр ұзындығы бар жалпақ балық. Пикардтың сөзінше, "Түбі ашық және таза болып көрінді, қатты диатомиттен тұратын шөгінді кең жайылған". Екінші экспедиция барысында адам басқарылмайтын Кайко аппараты теңіз түбінен шлам үлгілерін жинады. Сол үлгілерде ұсақ организмдер тіршілік ететіні анықталды. 2011 жылдың шілдесіндегі зерттеу экспедициясы осы терең теңіз аймағын зерттеу үшін цифрлық бейнекамералармен және шамдармен жабдықталған, байланбас қондырғыштарды – түсіру камераларын пайдаланды. Көптеген басқа тірі организмдердің арасында моноталамея класына жататын, 500 мм-ден асатын алып бір жасушалы фораминиферлер байқалды. Моноталамеялар өздерінің өлшемі, теңіз түбінде кең таралғандығы және түрлі организмдерге пана болатын рөлімен ерекшеленеді. 2014 жылдың желтоқсанында видеоға түсірілген ең тереңде тіршілік ететін балықтың бұрынғы рекордын бұзған, тереңдікте жаңа бір түрлі инебалық табылды. 2014 жылғы экспедиция кезінде супергиганттар деп аталатын ірі амфиподтарды қоса алғанда, бірнеше жаңа түрлер түсірілді. Терең теңіздегі гигантизм – бұл түрлердің жақын судағы туыстарынан ірірек өсу процесі.

Ластану

2016 жылы зерттеу экспедициясы траншея ішіндегі қазбалардан жиналған шабақтардың химиялық құрамын зерттеді. Осы организмдердің ішінде зерттеушілер PCB-нің (полихлорирленген бифенилдер) өте жоғары концентрациясын тапты, бұл химиялық токсин 1970-ші жылдары қоршаған ортаға келтірген зияны үшін тыйым салынған және траншея шөгінділерінің барлық тереңдіктерінде жинақталған. Келесі зерттеулер амфиподтардың да микропластик жұтатынын көрсетті, амфиподтардың 100%-ының асқазанында кем дегенде бір синтетикалық материал табылған. 2019 жылы Виктор Весково траншея түбінен пластикалық қап пен тәтті орамаларын тапқанын хабарлады. Сол жылы Scientific American журналы ядролық бомба сынақтарынан пайда болған көміртек-14 траншеядан табылған су жануарларының денесінде анықталғанын жариялады.

Ядролық қалдықтарды жою орны

Басқа мұхиттық шұңғымалар сияқты, Мариан шұңғымасы да радиоактивтік қалдықтарды сақтау орны ретінде қарастырылған. Сонымен қатар, плиталардың астына түсу аймақтары өте күшті мега-жер сілкіністерімен байланысты, олардың салдары радиоактивтік қалдықтарды ұзақ мерзімге сақтаудың қауіпсіздігіне қатысты болжау қиын.