Rów Mariany: dokąd trafiają tony wody?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Podczas gdy tysiące ludzi odwiedziło najwyższy punkt planety, Everest, tylko trzy zeszły na dno Rowu Mariańskiego. To najmniej zbadane miejsce na Ziemi, kryje się wokół niego wiele tajemnic. W zeszłym tygodniu geolodzy odkryli, że w ciągu miliona lat 79 milionów ton wody przeniknęło przez uskok na dnie depresji do wnętrza Ziemi.

Nie wiadomo, co się z nią później stało. „Hi-tech” opowiada o budowie geologicznej najniższego punktu planety i dziwnych procesach zachodzących na jego dnie.

Bez promieni słonecznych i pod kolosalną presją

Rów Mariański nie jest pionową przepaścią. Jest to wykop w kształcie półksiężyca, rozciągający się na 2500 km na wschód od Filipin i na zachód od Guam w USA. Najgłębszy punkt depresji, Głębia Challengera, znajduje się 11 km od powierzchni Oceanu Spokojnego. Everest, gdyby znajdował się na dnie depresji, nie miałby 2,1 km od poziomu morza.

Mapa rowu Mariana.

Rów Mariański (tak nazywa się również rów) jest częścią globalnej sieci koryt, które przecinają dno morskie i powstały w wyniku starożytnych wydarzeń geologicznych. Powstają, gdy zderzają się dwie płyty tektoniczne, gdy jedna warstwa zapada się pod drugą i wchodzi w płaszcz Ziemi.

Podwodny rów został odkryty przez brytyjski statek badawczy Challenger podczas pierwszej światowej wyprawy oceanograficznej. W 1875 roku naukowcy próbowali zmierzyć głębokość za pomocą diplotu - liny z przywiązanym do niej ciężarkiem i oznaczeniami liczników. Lina wystarczyła na 4475 sążni (8367 m). Prawie sto lat później Challenger II powrócił do rowu Mariana z echosondą i ustawił aktualną wartość głębokości na 10 994 m.

Dno Rowu Mariańskiego skrywa wieczna ciemność – promienie słoneczne nie wnikają na taką głębokość. Temperatura jest tylko kilka stopni powyżej zera - i jest bliska punktu zamarzania. Ciśnienie w Challenger Abyss wynosi 108,6 MPa, czyli około 1072 razy większe od normalnego ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza. Jest to pięciokrotność ciśnienia, które powstaje, gdy pocisk uderza w kuloodporny obiekt i jest w przybliżeniu równe ciśnieniu wewnątrz reaktora do syntezy polietylenu. Ale ludzie znaleźli sposób na dotarcie do sedna.

Człowiek na dole

Pierwszymi osobami, które odwiedziły Challenger Abyss, byli Amerykanie Jacques Piccard i Don Walsh. W 1960 r. w batyskafie „Triest” zeszli w ciągu pięciu godzin na 10 918 m. Przy tym znaku badacze spędzili 20 minut i prawie nic nie widzieli z powodu unoszonych przez aparat chmur mułu. Z wyjątkiem flądry, która trafiła w światło reflektorów. Życie pod taką presją było ważnym odkryciem misji.

Przed Piccardem i Walshem naukowcy uważali, że ryby nie mogą żyć w Rowie Mariańskim. Ciśnienie w nim jest tak duże, że wapń może istnieć tylko w postaci płynnej. Oznacza to, że kości kręgowców muszą dosłownie się rozpuścić. Bez kości, bez ryb. Ale natura pokazała naukowcom, że się mylą: żywe organizmy są w stanie przystosować się nawet do tak nieznośnych warunków.

Wiele żywych organizmów w Challenger Abyss zostało odkrytych przez batyskaf Deepsea Challenger, na którym w 2012 roku reżyser James Cameron zszedł na dno Rowu Mariańskiego. W pobranych przez aparat próbkach gleby naukowcy znaleźli 200 gatunków bezkręgowców, a na dnie zagłębienia dziwne, prześwitujące krewetki i kraby.

Na głębokości 8 tys. metrów batyskaf odkrył najgłębszą rybę - nowego przedstawiciela gatunku ślimaków wargowych lub ślimaków morskich. Głowa ryby przypomina psią, a jej ciało jest bardzo cienkie i sprężyste - podczas ruchu przypomina przezroczystą serwetkę, którą niesie nurt.

Kilkaset metrów niżej znajdują się gigantyczne dziesięciocentymetrowe ameby zwane ksenofioforami. Organizmy te wykazują niesamowitą odporność na kilka pierwiastków i substancji chemicznych, takich jak rtęć, uran i ołów, które w ciągu kilku minut zabiłyby inne zwierzęta lub ludzi.

Naukowcy uważają, że w głębinach jest o wiele więcej gatunków, które czekają na odkrycie. Ponadto nadal nie jest jasne, w jaki sposób takie mikroorganizmy – ekstremofile – mogą przetrwać w tak ekstremalnych warunkach.

Odpowiedź na to pytanie doprowadzi do przełomu w biomedycynie i biotechnologii oraz pomoże zrozumieć, jak zaczęło się życie na Ziemi. Na przykład naukowcy z University of Hawaii uważają, że termalne wulkany błotne w pobliżu depresji mogły zapewnić warunki do przetrwania pierwszych organizmów na planecie.

Wulkany na dnie Rowu Mariańskiego.

Jaka jest szczelina?

Depresja zawdzięcza swoją głębokość pęknięciu dwóch płyt tektonicznych – warstwa pacyficzna przechodzi pod filipińską, tworząc głęboki rów. Regiony, w których miały miejsce takie zdarzenia geologiczne, nazywane są strefą subdukcji.

Każda płyta ma prawie 100 km grubości, a uskok ma co najmniej 700 km głębokości od najniższego punktu Challenger Abyss. „To jest góra lodowa. Mężczyzna nie był nawet na górze – 11 to nic w porównaniu z 700 ukrywającymi się na głębokości. Rów Mariański to granica między granicami ludzkiej wiedzy a rzeczywistością niedostępną dla ludzi”- mówi geofizyk Robert Stern z University of Texas.

Płyty na dnie rowu Mariana.

Naukowcy sugerują, że woda w dużych ilościach przedostaje się do płaszcza Ziemi przez strefę subdukcji – skały na granicach uskoków działają jak gąbki, pochłaniając wodę i przenosząc ją do wnętrzności planety. W rezultacie substancja znajduje się na głębokości od 20 do 100 km pod dnem morskim.

Geolodzy z University of Washington odkryli, że w ciągu ostatniego miliona lat ponad 79 milionów ton wody dostało się do wnętrzności ziemi przez skrzyżowanie - to 4,3 razy więcej niż poprzednie szacunki.

Głównym pytaniem jest, co dzieje się z wodą w jelitach. Uważa się, że wulkany zamykają obieg wody, zawracając wodę do atmosfery w postaci pary wodnej podczas erupcji. Teoria ta została poparta wcześniejszymi pomiarami objętości wody wpływającej do płaszcza. Wulkany wyemitowane do atmosfery w przybliżeniu równe objętości pochłoniętej.

Nowe badanie obala tę teorię - obliczenia wskazują, że Ziemia pochłania więcej wody niż wraca. I to jest naprawdę dziwne - biorąc pod uwagę, że poziom Oceanu Światowego w ciągu ostatnich kilkuset lat nie tylko nie spadł, ale wzrósł o kilka centymetrów.

Możliwym rozwiązaniem jest odrzucenie teorii równej szerokości pasma wszystkich stref subdukcji na Ziemi. Warunki w Rowie Mariańskim są prawdopodobnie bardziej ekstremalne niż w innych częściach planety, a przez szczelinę w Otchłani Challengera przesącza się więcej wody.

„Czy ilość wody zależy od cech strukturalnych strefy subdukcji, na przykład od kąta gięcia płyt? Zakładamy, że podobne wady istnieją na Alasce i w Ameryce Łacińskiej, ale jak dotąd człowiek nie był w stanie znaleźć głębszej struktury niż Rów Mariański”- dodał główny autor Doug Vines.

Woda ukryta we wnętrznościach Ziemi to nie jedyna tajemnica Rowu Mariańskiego. Amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) nazywa ten region parkiem rozrywki dla geologów.

To jedyne miejsce na planecie, w którym dwutlenek węgla występuje w postaci płynnej. Jest wyrzucany przez kilka podwodnych wulkanów znajdujących się poza korytem Okinawy w pobliżu Tajwanu.

Na głębokości 414 m w Rowu Mariańskim znajduje się wulkan Daikoku, czyli jezioro czystej siarki w postaci płynnej, która stale wrze w temperaturze 187°C.6 km niżej znajdują się źródła geotermalne, które wydzielają wodę o temperaturze 450°C. Ale ta woda się nie gotuje - proces jest utrudniony przez ciśnienie wywierane przez 6,5-kilometrowy słup wody.

Dno oceanu jest dziś mniej badane przez człowieka niż księżyc. Prawdopodobnie naukowcy będą w stanie wykryć uskoki głębiej niż Rów Mariański lub przynajmniej zbadać jego strukturę i cechy.