Марианская впадина¶

Марианская впадина — океанический глубоководный жёлоб в западной части Тихого океана, самый глубокий из известных на Земле. Расположена к востоку и югу от Марианских островов, вблизи 11°21′ с. ш. и 142°12′ в. д. Максимальная глубина, зафиксированная современными измерительными приборами, составляет 10 994 ± 40 м (по данным 2011 года). Впадина представляет собой зону субдукции, где Тихоокеанская плита погружается под Филиппинскую плиту.

¶Географическое положение и геологическое строение

Марианская впадина простирается вдоль Марианских островов на 2550 км. Средняя ширина жёлоба — около 69 км. Дно впадины представляет собой узкую, почти плоскую равнину шириной от 1 до 5 км, разделённую на несколько изолированных депрессий — так называемых «бассейнов».

¶Тектоника плит

Впадина образовалась в результате субдукции — процесса, при котором более плотная океаническая литосфера Тихоокеанской плиты погружается под менее плотную континентальную литосферу Филиппинской плиты. Скорость субдукции составляет около 6 см в год. Зона субдукции сопровождается интенсивной сейсмической активностью: здесь происходят землетрясения магнитудой до 7–8, а также извержения вулканов, формирующих Марианскую островную дугу.

¶Глубина и рельеф

Точные измерения глубины Марианской впадины долгое время оставались предметом споров. Первые промеры, выполненные британским судном HMS Challenger в 1875 году, показали глубину 8184 м. В 1951 году экспедиция на судне HMS Challenger II зафиксировала значение 10 863 м, назвав эту точку «Бездной Челленджера». Современные многолучевые эхолоты и автономные глубоководные аппараты позволили уточнить данные: в 2011 году американские океанографы из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) определили максимальную глубину в 10 994 м с погрешностью ±40 м.

Самая глубокая точка впадины — Бездна Челленджера — находится в южной части жёлоба. Кроме неё, выделяют несколько других глубоких участков: «Впадину Триест» (10 916 м), «Впадину Нерей» (10 922 м) и «Впадину Стикс» (10 935 м). Рельеф дна неоднороден: встречаются крутые склоны, подводные хребты и осадочные террасы.

¶История исследования

¶Ранние экспедиции

Первое научное исследование Марианской впадины провела британская экспедиция на корвете HMS Challenger (1872–1876). В 1875 году экипаж измерил глубину с помощью лота (груза на тросе) и получил значение 8184 м. В 1899 году американское судно USS Nero зафиксировало глубину 9636 м. В 1951 году британское судно HMS Challenger II, используя эхолот, определило глубину 10 863 м, что стало рекордом для того времени.

¶Погружения в 1960-х годах

Первое пилотируемое погружение на дно Марианской впадины было совершено 23 января 1960 года. Батискаф «Триест» (ВМС США) с экипажем из двух человек — лейтенанта Дона Уолша и швейцарского океанографа Жака Пикара — достиг глубины 10 916 м. Погружение длилось около 5 часов, на дне аппарат пробыл 20 минут. Экипаж зафиксировал наличие жизни (камбалообразная рыба и креветки), что опровергло гипотезу о безжизненности глубин.

¶Современные исследования

В 1995 году японский автоматический зонд «Кайко» достиг глубины 10 911 м и взял пробы грунта. В 2009 году американский глубоководный аппарат Nereus (WHOI) опустился на 10 902 м. В 2012 году режиссёр Джеймс Кэмерон на батискафе Deepsea Challenger совершил одиночное погружение на глубину 10 908 м, проведя на дне около 3 часов и собрав образцы осадков. В 2019 году американский исследователь Виктор Весково на аппарате DSV Limiting Factor выполнил серию погружений, уточнив карту дна и обнаружив несколько новых глубоких точек.

¶Гидрологические и физические условия

¶Давление и температура

На максимальной глубине давление воды превышает 1100 атмосфер (около 110 МПа). Температура воды на дне колеблется от 1 до 4 °C, однако вблизи гидротермальных источников (так называемых «чёрных курильщиков») может достигать 300–400 °C. Вода в придонном слое имеет высокую солёность (около 34,7 ‰) и насыщена растворёнными газами, включая метан и сероводород.

¶Свет и биолюминесценция

Солнечный свет не проникает глубже 1000 м, поэтому зона ниже 2000 м (батиаль) и до дна (абиссаль и хадаль) находится в полной темноте. Многие организмы, обитающие во впадине, обладают биолюминесценцией — способностью излучать свет для привлечения добычи, отпугивания хищников или коммуникации.

¶Биология

¶Адаптации организмов

Жизнь в Марианской впадине существует в экстремальных условиях: высокое давление, низкая температура, отсутствие света и дефицит питательных веществ. Организмы, обитающие здесь, относятся к хадальной фауне (от греч. «хадес» — преисподняя). Они адаптировались к давлению благодаря особым белкам-ферментам (пиезофилам), которые сохраняют активность при высоком давлении, а также к отсутствию света — через утрату пигментации и развитие хеморецепторов.

¶Известные виды

• Рыбы-улитки (Liparidae) — в 2014 году на глубине 8145 м зафиксирована рыба из рода Pseudoliparis, что является рекордом для позвоночных. В 2017 году на глубине 8178 м обнаружена рыба-улитка Mariana hadal snailfish.
• Амфиподы — ракообразные из рода Hirondellea, достигающие длины до 4 см. Они питаются детритом и способны переваривать древесину благодаря симбиотическим бактериям.
• Фораминиферы — одноклеточные организмы, образующие раковины из песчинок. На глубине 10 900 м обнаружены гигантские формы (ксенофиофоры) размером до 10 см.
• Гидротермальные черви — вблизи «чёрных курильщиков» обитают полихеты (Riftia pachyptila), симбиотирующие с хемосинтезирующими бактериями.
• Бактерии — в осадках найдены экстремофильные микроорганизмы, способные выживать при давлении до 1000 атм.

¶Питание и экосистема

Основной источник органического углерода на дне — «морской снег» (детрит, опускающийся из верхних слоёв океана). Вблизи гидротермальных источников хемосинтез обеспечивает первичную продукцию. Пищевая цепь включает детритофагов (амфиподы, голотурии), хищников (рыбы-улитки, медузы) и падальщиков (крабы, морские звёзды).

¶Антропогенное воздействие

¶Загрязнение

Несмотря на удалённость, Марианская впадина подвержена антропогенному загрязнению. В 2018 году в пробах воды из Бездны Челленджера были обнаружены микропластик (до 2000 частиц на литр) и стойкие органические загрязнители (ПХБ, ДДТ). Загрязнение поступает через «морской снег» и течения.

¶Исследовательская деятельность

Погружения пилотируемых и беспилотных аппаратов оставляют следы: металлические обломки, сброс балласта, акустическое загрязнение. В 2019 году на дне обнаружены следы от гусениц подводного аппарата. Международное сообщество обсуждает необходимость создания охраняемой зоны для защиты уникальной экосистемы.

¶Интересные факты

• Марианская впадина глубже, чем высота горы Эверест (8848 м) над уровнем моря: разница составляет более 2 км.
• В 2019 году Виктор Весково обнаружил на дне впадины пластиковый пакет и обёртку от конфеты — свидетельство глобального загрязнения.
• Звук, издаваемый китами, может распространяться на сотни километров, но на дне впадины он не слышен из-за высокой плотности воды.
• В 2012 году Джеймс Кэмерон передал на поверхность видеозапись, на которой видны неопознанные светящиеся объекты — вероятно, биолюминесцентные организмы.

¶Источники

• Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). «Mariana Trench: The Deepest Place on Earth».
• Пикар, Жак, и Дитц, Роберт. «Семь миль вниз» (1961).
• Jamieson, Alan J. «The Hadal Zone: Life in the Deepest Oceans» (2015).
• «Deepsea Challenge: The Story of James Cameron’s Dive» (2014).
• Исследовательская группа WHOI. «Nereus: Robotic Vehicle Reaches the Deepest Ocean» (2009).