География и геология

Придонная поверхность земных океанов очень неровная. Ее покрывают холмы и возвышенности, изрезанные ущельями, глубина которых может измеряться несколькими километрами. Причиной образования такого рельефа было непрерывное перемещение тектонических плит миллионы лет до нашей эры. В результате таких геологических процессов на дне океанов образовалась сеть желобов.

Один из них — самая глубокая впадина на Земле из известных на сегодняшний день. Она называется Марианской и находится в треугольнике, образованном Японским и Филиппинским архипелагами и островом Новая Гвинея, прямо на границе Тихого океана и Филиппинского моря. Название — одноименное с островами, вдоль которых она протянулась на полторы тысячи километров. Если посмотреть на карту, то хорошо заметна дугообразная форма впадины.

Это геологическое образование представляет собой ущелье с очень крутыми склонами, наклон его стенок всего 7−9 градусов, а вид в продольном разрезе подобен латинской букве V. Дно — плоское, в ширину варьируется от 1 до 5 километров и разделено порогами на несколько ступеней постепенного понижения за уровень Мирового океана. Исследование многолучевым эхолотом всей площади дна, а это 400 тыс. квадратных метров, обнаружило четыре пересекающих его горных хребта, каждый высотой в 2,5 км.

Общая длина Марианской впадины чуть больше двух с половиной километров, а ширина на поверхности воды — около семидесяти. Географические координаты — 11°северной широты и 142°восточной долготы. В этом месте Филиппинская тектоническая плита уходит под Тихоокеанскую. В юго-западной части желоба, недалеко от острова Гуам, расположена самая глубокая отметка дна Мирового океана — бездна Челленджера. Официально зафиксированной глубиной этой точки сейчас считается 10994 километра.

Давление воды на таком расстоянии ниже уровня моря превышает атмосферное более чем в 1 тыс. раз.

Исследования с поверхности океана

Океанографической экспедицией в 1875 году было обнаружено, где именно Марианская впадина находится. Исследования проводил британский парусно-паровой корвет «Челленджер», оснащенный новыми для своего времени разработками, в том числе для измерения глубин и взятия проб грунта.

Самые первые данные о глубине подводного ущелья были получены командой корабля при помощи диплота — специальной веревки с утяжелителем и метровой разметкой. Веревка оказалась длиной больше восьми километров, но дна так и не достигла. В ХХ веке в честь этого судна был назван космический челнок.

И только через сто лет удалось установить, что эта тихоокеанская область все-таки не бездонная. В 1951 году с борта английского гидрографического судна «Челленджер II» была зафиксирована глубина Марианской впадины:

• эхолотом — 10899 м;
• лотлинем — 10863 м.

Позднее эта точка получила название Бездна Челленджера. Трудность измерения больших глубин с помощью ультразвука состоит в том, что плотность воды постепенно меняется, и, соответственно, звук распространяется в ней с разной скоростью. Кроме того, на пути ультразвуковой волны могут попадаться разные препятствия, живые организмы или горные образования. Поэтому результаты измерений разнятся и имеют некоторую погрешность.

Во время своего плавания в 1957 году на борту научно-исследовательского судна «Витязь» ученые из Советского Союза объявили о том, что, по их данным, максимальная глубина Марианского желоба составляет 11022 метра, впоследствии эти сведения не подтвердились.

Но ими действительно был доказан факт существования органической жизни на глубинах ниже 7 тыс. метров, хотя ранее считалось, что это невозможно.

Погружения в глубину

Одно дело — изучение с поверхности океана, для них понадобится только хороший корабль и точные измерительные приборы.

И совсем другое дело — погружаться на километры под воду. Для такого сверхопасного путешествия нужны отвага и решительность, а также большие денежные и научные вложения в разработку батискафа для максимального погружения. Пока возможность побывать на дне Марианской впадины выпала только трем исследователям, в то время как самую высокую гору в мире Джомолунгму ежегодно покоряют тысячи человек.

Батискаф Триест

Первыми людьми, побывавшими в бездне Челленджера, были швейцарский ученый-океанограф Жак Пиккар и американский военнослужащий, специалист по подводным лодкам Дон Уолш. Жак Пиккар занимался погружениями на сконструированном им с отцом батискафе Триест с 1953 года. В 1958 году аппарат был выкуплен военно-морскими силами США и переоборудован для погружения на 11 тыс. метров ниже уровня океана. Оно состоялось 23 марта 1960 года.

Управлял батискафом Пиккар, за 4 часа 48 минут аппарат спустился на глубину 10911 метров. На дне исследователи пробыли около 20 минут, но почти ничего не рассмотрели из-за облаков ила, поднятых со дна при приземлении, зато съели по шоколадке. Связь с кораблем поддерживалась с помощью ультразвукового телефона. Температура воды на дне оказалась 3,3 градуса, а специальные измерения показали, что гондола батискафа сжалась на 3 мм. Позднее Пиккар описал все события, связанные со спуском на дно океана, в своей книге «Глубина 11 тысяч метров. Солнце под водой».

Главным итогом этого погружения стало открытие возможности жизни под очень высоким давлением. Этот параметр в Марианском желобе так велик, что кальций не может существовать ни в каком другом виде, кроме жидкого. Поэтому ученые предполагали, что позвоночных там быть не может, ведь кости при таких условиях не сформируются. Но луч прожектора батискафа «Триест» высветил рыб, похожих по форме на камбалу.

В 1995 году зонд японских ученых «Кайко» не только зафиксировал погружение на 10911 метров, но и взял пробы грунта. В них нашли раковинные одноклеточные организмы — фораминиферы. Спуск на глубину 10902 подводного аппарата «Нерей» состоялся в 2009 году. Он снял фото и видео, собрал донные отложения для исследований.

С конца апреля по конец июля 2016 года можно было наблюдать за Марианской впадиной онлайн. Трансляция велась с помощью корабля Okeanos Explorer учеными из Национального управления океанических и атмосферных исследований США и комментировалась океанографами.

Спуск на Deepsea Challenger

Первый человек, который спустился на дно Марианской желоба в одиночку — канадский кинорежиссер Джеймс Кэмерон. Произошло это событие 26 марта 2012 года на одноместном батискафе «Дипси Челленджер». Аппарат опустился на 10908 метра, где вел киносъемку 3D-камерами, закрепленными на концах гидравлических манипуляторов, вечный мрак смогли разогнать специальные прожекторы. Отснятый материал лег в основу документального фильма «Вызов бездне», показанного на канале National Geographic.

Кэмерон с командой инженеров готовился к этому событию семь лет, участвовал в проектировании и постройке батискафа, которые происходили в помещении бывшего торгового центра на окраине Сиднея. Погодные условия в день погружения были не очень благоприятные. Водолазы с трудом смогли подготовить аппарат к спуску. Режиссеру пришлось опускаться в Марианский желоб в согнутом положении, упираясь головой в потолок, около восьми часов.

И вот, наконец, спуск завершен, и свет прожекторов отражается от грунта самого глубоко места в мире. По словам Кэмерона, он увидел фантастическую панораму: абсолютно ровное дно. Совершив более 80 погружений, такого дна он не видел никогда. Внизу все спокойно, никаких признаков жизни, и только иногда проплывают амфиподы, похожие на снежинки.

Режиссер провел на дне впадины чуть менее трех часов, хотя планировалось пять — стало выходить из строя оборудование. Зато успел взять пробы грунта, пока не сломались манипуляторы, и даже сфотографировать часы Rolex Deepsea. Получился крупный план тикающих под давлением в 108 МПа часов. Эта швейцарская компания выступала партнером экспедиции. Кстати, Дон Уолш и Жак Пиккар тоже брали с собой специально изготовленный Rolex, который прекрасно выдержал давление.

Джеймс Кэмерон позже делился: его не покидало чувство, что он спустился на границу самой жизни. Он ощущал себя ничтожно малым перед бесконечностью всего того, что нам неизвестно, и пониманием того, как много еще предстоит сделать для познания огромного мира.

Особенности глубоководной среды

На самом дне желоба нет ни песка, ни какого-либо грунта. Миллионы лет оседали вниз планктон, раковины и продукты жизнедеятельности животных. Под огромным давлением вся эта масса превратилась в серовато-желтую слизь.

Интересные явления природы

На разном расстоянии ниже уровня моря в Марианской впадине находятся свои «достопримечательности» и обитают свои жители.

Тут есть источники, озера, вулканы и даже мосты:

• Серпентиновые источники.
• «Белые курильщики».
• Действующий вулкан Дайкоку.
• Четыре каменных «моста».

Температура воды на дне вовсе не приближается к абсолютному нулю. На самом дне она колеблется от двух до четырех градусов Цельсия и ощутимо меняется по мере приближения к поверхности. Поддерживают воду в довольно теплом для такой глубины состоянии так называемые черные курильщики.

Это геотермальные источники, содержащие так называемые серпентиновые горные породы, водород и метан. Вокруг них клубится вода темного цвета. По внешнему виду она напоминает дымок над вулканом. В желобе эти источники располагаются относительно неглубоко — около двух километров ниже уровня моря. Температура воды в них достигает 450 градусов, но при этом вода не кипит. Тут вступает в силу закон физики — чем выше давление, тем выше температура кипения воды.

В 2011 году было обнаружено, что на дне Марианской впадины находятся четыре каменных «моста». Они как бы соединяют края желоба и поднимаются в высоту до двух километров. Один из них находится как раз над Бездной Челленджера. Как они образовались, ученым непонятно до сих пор.

Гидроисточники, в которых бурлит жидкий углекислый газ, называют «белыми курильщиками». В отличие от геотермальных, вода в них более низкой температуры, чем окружающая. Поэтому над ними постоянно клубится белый пар. Самый известный из них получил имя Шампань, потому что вода в нем своим видом очень напоминает этот праздничный французский напиток.

Единственное на Земле озеро жидкой серы находится на глубине 414 метров ниже уровня моря в кратере действующего вулкана Дайкоку. Условия, при которых такое возможно, соответствуют космическим.

Обитатели впадины

В самой верхней части Марианской впадины живут обычные для этого региона виды млекопитающих, рыб, ракообразных и т. д. Но чем глубже, тем интереснее. Никаких чудовищ и гигантских кальмаров, вопреки легендам, на дне желоба не обнаружено.

Есть документальные свидетельства, что там обитают:

• рыбы, похожие на скатов, сантиметров 30 длиной;
• амеба-ксенофиофора;
• одноклеточные организмы — фораминиферы;
• амфиподы.

Обычно амебы — это одноклеточные микроорганизмы, которых можно рассмотреть только под микроскопом. Но в глубинах желоба живет просто гигантская по меркам амеб разновидность. Ксенофиофоры достигают 10 см в длину и невосприимчивы к таким отравляющим элементам, как ртуть и свинец.

В «черных» и «белых курильщиках» прекрасно живут моллюски, хотя их агрессивная среда должна была негативно сказаться на живых организмах. Несмотря на экстремальные температуры и высокое давление, даже в таких условиях зарождается жизнь. В телах амфипод из проб грунта со дна желоба найдено больше токсичных веществ, чем у их прибрежных сородичей.

Жизнь в ее высшей форме возможна на любой глубине, а тайны необычных и загадочных мест планеты будут рано или поздно разгаданы.