Самое глубокое место на Земле: что скрывает Марианская впадина

Мировой океан занимает большую часть поверхности нашей планеты, но его глубины до сих пор исследованы лишь частично. Одним из самых труднодоступных мест остаётся Марианский жёлоб, который чаще называют Марианской впадиной.

Именно здесь находится Бездна Челленджера — глубочайшая известная точка Мирового океана. Расстояние от поверхности воды до дна составляет приблизительно 10 935 метров. Если мысленно поставить туда Эверест, вершина высочайшей горы Земли всё равно осталась бы более чем в двух километрах под водой.

На такой глубине нет солнечного света, температура воды составляет всего несколько градусов выше нуля, а давление примерно в тысячу раз превышает атмосферное. Тем не менее даже здесь существует жизнь.

Марианская впадина оказалась не безжизненной пропастью, а сложной экосистемой и природной лабораторией, позволяющей изучать пределы выносливости живых организмов.

Где находится Марианская впадина

Марианский жёлоб расположен в западной части Тихого океана, к востоку от Марианских островов и недалеко от острова Гуам. Он имеет форму длинной изогнутой дуги, протянувшейся примерно на 2 500 километров.

При этом вся впадина не имеет одинаковой глубины. Большая часть её дна расположена значительно выше отметки в 11 километров. Самые глубокие участки представляют собой отдельные впадины внутри огромного подводного жёлоба.

Наиболее известная из них — Бездна Челленджера. Она находится в южной части Марианского жёлоба и состоит из нескольких глубоких бассейнов.

В северной части располагается Бездна Сирены — ещё один чрезвычайно глубокий участок. По результатам разных измерений её глубина также превышает десять километров, но она уступает Бездне Челленджера.

Как образовалась самая глубокая впадина

Марианский жёлоб возник в зоне столкновения литосферных плит. Тихоокеанская плита движется под соседнюю плиту и постепенно погружается в мантию Земли.

Этот процесс называется субдукцией. Когда одна плита уходит под другую, на границе формируется длинный и узкий океанический жёлоб.

Поэтому Марианскую впадину не совсем правильно называть просто трещиной или обычным разломом. Это часть огромной и постоянно меняющейся тектонической системы.

Движение плит продолжается и сегодня. Оно связано с землетрясениями, вулканической активностью и формированием островных дуг.

Однако глубина жёлоба зависит не только от направления движения плит. На неё влияют возраст и плотность океанической коры, строение земной мантии и накопление осадочных пород.

Почему глубину трудно измерить точно

На первый взгляд может показаться, что определить глубину океана достаточно просто. В действительности результат зависит от используемого оборудования, свойств морской воды и даже местной силы тяжести.

Первые измерения выполняли при помощи троса с грузом. В 1875 году британская экспедиция на судне HMS Challenger получила глубину более восьми километров. Для своего времени это было выдающееся достижение.

Позднее появились эхолоты. Они отправляют звуковой импульс ко дну и измеряют время, за которое отражённая волна возвращается обратно.

Но скорость звука в воде меняется в зависимости от температуры, солёности и давления. Кроме того, судно может смещаться, а дно имеет сложный рельеф. Всё это приходится учитывать при расчётах.

Современные экспедиции используют многолучевые эхолоты, точную спутниковую навигацию и датчики давления на глубоководных аппаратах.

Именно поэтому в разных источниках встречаются значения от 10 900 до более чем 11 000 метров. Разница не означает, что впадина резко меняет глубину: часто она объясняется методикой измерения и погрешностью приборов.

Что происходит с водой на глубине 11 километров

На каждые десять метров погружения давление увеличивается примерно на одну атмосферу. На дне Бездны Челленджера оно достигает приблизительно 1 100 атмосфер.

Это давление можно представить как массу в несколько тонн, действующую на каждый квадратный сантиметр поверхности аппарата. Обычная подводная лодка не смогла бы выдержать такие условия.

При этом вода остаётся жидкой. Высокое давление не превращает её в лёд, а температура на дне обычно составляет примерно от одного до четырёх градусов выше нуля.

Солнечный свет исчезает уже на гораздо меньшей глубине. В Бездне Челленджера царит постоянная темнота, нарушаемая только осветительными приборами глубоководных аппаратов и свечением некоторых организмов в верхних слоях глубокого океана.

Здесь также очень мало пищи. Основным её источником становится органическое вещество, которое медленно опускается из верхних слоёв воды. Остатки планктона, животных и растений называют «морским снегом».

Почему глубоководный аппарат не раздавливает

Для погружения на предельную глубину необходима исключительно прочная конструкция. Обитаемые аппараты обычно имеют небольшую сферическую кабину из толстого металла.

Сфера распределяет внешнее давление равномернее, чем конструкция с плоскими стенками. Даже небольшая трещина или дефект материала на такой глубине может привести к разрушению корпуса.

Остальные части аппарата либо защищают специальными корпусами, либо заполняют жидкостью, которая почти не сжимается. Плавучесть обеспечивают материалы, сохраняющие свойства под огромным давлением.

Особые требования предъявляются к иллюминаторам, аккумуляторам, камерам, осветительным приборам и кабелям. Оборудование, нормально работающее у поверхности, на глубине может деформироваться или выйти из строя.

Спуск занимает несколько часов. Столько же времени требуется, чтобы вернуться на поверхность.

Кто первым опустился на дно

Первое пилотируемое погружение в Бездну Челленджера состоялось 23 января 1960 года. Его совершили Жак Пикар и офицер Военно-морских сил США Дон Уолш на батискафе «Триест».

Спуск продолжался почти пять часов. Незадолго до достижения дна исследователи услышали громкий звук: треснул один из внешних элементов аппарата. Основная сфера сохранила герметичность, поэтому погружение продолжили.

Батискаф провёл на дне около двадцати минут. Поднятый при посадке осадок ухудшил видимость, и исследователям удалось увидеть лишь небольшую часть окружающего пространства.

Следующее одиночное пилотируемое погружение состоялось только в 2012 году. Режиссёр и исследователь Джеймс Кэмерон достиг дна на аппарате Deepsea Challenger.

В 2019 году Виктор Весково совершил несколько погружений на аппарате Limiting Factor. Позднее этот аппарат использовали и другие исследователи, благодаря чему посещения Бездны Челленджера стали происходить чаще.

Существует ли жизнь на самом дне

Высокое давление, холод, темнота и недостаток пищи делают глубоководную среду чрезвычайно суровой. Однако дно Марианского жёлоба нельзя назвать безжизненным.

В пробах воды и донных отложений обнаруживают бактерии и другие микроорганизмы. Некоторые из них способны получать энергию из химических реакций, не зависящих от солнечного света.

На больших глубинах встречаются амфиподы — небольшие ракообразные, внешне напоминающие креветок. Их тела не содержат заполненных воздухом полостей, которые могли бы разрушиться под давлением.

Также учёные находили морских огурцов, одноклеточные организмы и другие формы жизни, приспособленные к условиям хадальной зоны.

Хадальной называют область океана глубже шести километров. Её название происходит от имени Аида — подземного мира в древнегреческой мифологии.

Почему на глубине нет рыб

В популярных рассказах о Марианской впадине часто упоминаются неизвестные прозрачные рыбы, якобы плавающие на глубине 11 километров. Научные наблюдения этого не подтверждают.

Самые глубоководные достоверно наблюдавшиеся рыбы относятся к семейству липаровых, или морских слизней. Они встречаются примерно на глубинах до 8 300–8 400 метров.

Ниже определённого уровня давление нарушает работу важных белков и клеточных структур рыб. Органические вещества, помогающие им защищать клетки от давления, не могут накапливаться бесконечно.

Поэтому между глубочайшей подтверждённой зоной обитания рыб и дном Бездны Челленджера остаётся расстояние более двух километров.

На этих глубинах продолжают существовать беспозвоночные и микроорганизмы, но доказательств присутствия рыб на самом дне нет.

Как организмы выдерживают огромное давление

Глубоководные организмы не сопротивляются давлению так, как металлический корпус подводного аппарата. Давление внутри их тканей близко к давлению окружающей воды, поэтому тело не сдавливается подобно пустой ёмкости.

Основная проблема заключается не в изменении формы тела, а в работе клеток. Высокое давление способно нарушать структуру белков и клеточных мембран.

Организмы хадальной зоны имеют особый состав мембран и вырабатывают вещества, стабилизирующие белки. Их ферменты продолжают работать в условиях, которые были бы несовместимы с жизнью большинства поверхностных видов.

Эти приспособления интересуют биологов и медиков. Изучение глубоководных микроорганизмов может помочь в поиске новых ферментов и химических соединений.

Но поднимать таких животных на поверхность сложно. Быстрое снижение давления способно повредить их клетки, а естественные условия трудно воспроизвести в лаборатории.

Откуда на дне берётся пища

На поверхности океана основой большинства пищевых цепей служит фотосинтез. В Марианском жёлобе света нет, поэтому растения и водоросли там расти не могут.

Часть пищи опускается сверху в форме морского снега. Небольшие частицы могут путешествовать до дна неделями и месяцами.

Иногда вниз падают крупные останки животных. Тело кита или большой рыбы становится источником пищи для целого сообщества организмов на протяжении многих лет.

Важную роль играют и микроорганизмы, использующие химические соединения из донных пород и воды. Такой способ получения энергии называется хемосинтезом.

Форма жёлоба также способствует накоплению органического материала. Частицы скатываются по его склонам и концентрируются в глубоких участках.

Правда ли, что во впадине нашли пластик

Следы человеческой деятельности обнаруживаются даже в глубочайших океанических желобах. Исследователи находили в глубоководных организмах загрязняющие вещества, а в пробах воды и донных отложений — микропластик.

Во время пилотируемых погружений на больших глубинах также наблюдали предметы, похожие на пластиковый мусор.

Однако отдельную находку нельзя автоматически распространять на всю Марианскую впадину. Жёлоб занимает огромную территорию, и разные участки загрязнены неодинаково.

Пластик способен переноситься океаническими течениями, постепенно опускаться вместе с органическими частицами и скапливаться в понижениях морского дна.

Обнаружение мусора на таких глубинах показывает, что удалённость не защищает экосистему от последствий человеческой деятельности.

Какие тайны скрывает дно

Марианский жёлоб исследован далеко не полностью. Учёные обладают картами его общего рельефа, но лишь небольшие участки были подробно осмотрены камерами и изучены с помощью образцов.

Неизвестными остаются многие микроорганизмы, обитающие в донных отложениях. Исследователи пытаются понять, как они получают энергию, размножаются и выдерживают огромное давление.

Не до конца изучены процессы переноса углерода. Глубоководные желоба могут захватывать органическое вещество и участвовать в глобальном круговороте химических элементов.

Геологи исследуют, как движущаяся океаническая плита переносит воду и минералы в глубины Земли. Эти процессы связаны с формированием магмы, вулканической активностью и изменением земной коры.

Каждое погружение охватывает лишь небольшую территорию. Поэтому правильнее говорить не о таинственных чудовищах, а об огромном количестве реальных научных вопросов, на которые пока нет ответов.

Почему исследовать океан сложнее, чем кажется

Космический аппарат может наблюдать большую территорию с орбиты. В глубоком океане вода быстро поглощает свет и радиоволны, поэтому увидеть дно с поверхности невозможно.

Для составления карт используют звук, а для получения фотографий аппарат должен приблизиться к исследуемому участку. При этом он движется медленно и охватывает сравнительно небольшую площадь.

Работу усложняют давление, коррозия, холод и отсутствие спутниковой навигации под водой. Связь с глубоководным аппаратом обычно осуществляется при помощи звуковых сигналов, скорость передачи которых намного ниже привычной радиосвязи.

Экспедиции требуют специального судна, опытной команды и дорогостоящего оборудования. Неисправный прибор невозможно быстро отремонтировать на глубине нескольких километров.

Поэтому подробное изучение Марианского жёлоба займёт ещё много лет.

Что на самом деле скрывает Марианская впадина

На дне Марианской впадины не обнаружено фантастических чудовищ или затонувших цивилизаций. Её настоящие загадки связаны с геологией, химией и жизнью в экстремальных условиях.

Здесь микроорганизмы существуют без солнечного света, беспозвоночные выдерживают давление около тысячи атмосфер, а органическое вещество с поверхности становится основой глубоководной экосистемы.

Марианский жёлоб помогает понять, где проходят границы жизни на Земле. Эти знания важны и для исследования других миров, под поверхностью которых могут находиться океаны.

Самое глубокое место планеты напоминает, насколько мало мы знаем о собственном океане. Оно находится не в далёком космосе, а на Земле — но добраться до него и исследовать его по-прежнему чрезвычайно сложно.