Марианский жёлоб

Марианский жёлоб — это глубоководный океанический жёлоб в западной части Тихого океана, самый глубокий из известных на Земле. Расположен к востоку и югу от Марианских островов, вблизи 11°21′ с. ш. и 142°12′ в. д. Представляет собой узкую впадину серповидной формы, протянувшуюся примерно на 2550 км при средней ширине около 69 км. Максимальная глубина жёлоба, по последним уточнённым данным, составляет 10 984 ± 25 м (в точке, известной как Бездна Челленджера). Жёлоб является местом схождения (субдукции) двух крупных тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской.

Географическое положение и морфология

Марианский жёлоб расположен в западной части Тихого океана, вблизи Марианского архипелага, который входит в состав Микронезии. Жёлоб простирается вдоль восточного подножия Марианских островов, от района острова Гуам на юге до района островов Бонин (Огасавара) на севере. Координаты центральной части жёлоба — примерно 11°21′ северной широты и 142°12′ восточной долготы.

Морфологически жёлоб представляет собой узкую, глубокую впадину с V-образным поперечным профилем. Склоны жёлоба крутые, с перепадами высот до нескольких километров. Дно жёлоба относительно плоское, шириной от 1 до 5 км, разделённое порогами на несколько отдельных впадин. Наиболее глубокие участки жёлоба сосредоточены в его южной части, где находится Бездна Челленджера. Внутри жёлоба выделяются также другие глубокие точки, такие как Бездна «Триест» (около 10 911 м) и Бездна «Арка» (около 10 900 м).

Геологическое строение и происхождение

Марианский жёлоб является классическим примером зоны субдукции — места, где одна литосферная плита погружается под другую. В данном случае Тихоокеанская плита, более древняя и плотная, подвигается под Филиппинскую плиту, которая является частью более крупной Евразийской плиты. Процесс субдукции начался в эоцене, около 50–55 миллионов лет назад, и продолжается в настоящее время со скоростью около 5–7 см в год.

Строение зоны субдукции

Зона субдукции Марианского жёлоба характеризуется следующими элементами:

• Океанический жёлоб: собственно впадина, образующаяся на месте изгиба погружающейся плиты.
• Вулканическая дуга: Марианские острова, представляющие собой цепь вулканов, сформировавшихся в результате плавления пород погружающейся плиты и подъёма магмы на поверхность.
• Задуговой бассейн: бассейн, расположенный за вулканической дугой (в данном случае — Марианский задуговой бассейн), где происходит растяжение земной коры.

Субдукция в этом районе сопровождается интенсивной сейсмической активностью. Здесь часто происходят землетрясения, в том числе глубокофокусные, очаги которых могут находиться на глубине до 600 км. Вдоль жёлоба также расположены многочисленные подводные вулканы и гидротермальные источники.

Гидрология и климат

Воды Марианского жёлоба характеризуются экстремальными условиями. Температура воды на глубине более 3000 м близка к точке замерзания и составляет около 1–2 °C. Давление на дне жёлоба превышает 1100 атмосфер (более 110 МПа), что примерно в 1100 раз превышает нормальное атмосферное давление на уровне моря. Солёность воды в придонных слоях относительно постоянна и составляет около 34,6 ‰.

Климат в районе жёлоба тропический, с высокой влажностью и частыми осадками. Среднегодовая температура воздуха составляет около 27–28 °C. Поверхностные течения в этом районе обусловлены пассатами и муссонами. Воды жёлоба бедны кислородом на больших глубинах, что связано с замедленным водообменом.

Исследования и история изучения

Первые сведения о Марианском жёлобе были получены в 1875 году во время экспедиции британского корвета «Челленджер» (HMS Challenger). В ходе промеров глубин с помощью ручного лота была обнаружена точка с глубиной 8184 м. В 1951 году британское научно-исследовательское судно «Челленджер II» (HMS Challenger II) с помощью эхолота зафиксировало глубину 10 899 м, и этот участок был назван Бездной Челленджера.

Пилотируемые погружения

Первое пилотируемое погружение на дно Марианского жёлоба было совершено 23 января 1960 года на батискафе «Триест» (США). Экипаж в составе лейтенанта ВМС США Дона Уолша и швейцарского океанолога Жака Пикара достиг глубины 10 911 м. Они провели на дне около 20 минут, наблюдая за рыбой, похожей на камбалу, и креветками.

Второе пилотируемое погружение состоялось 26 марта 2012 года. Канадский режиссёр Джеймс Кэмерон на глубоководном аппарате «Deepsea Challenger» (Австралия) достиг дна Бездны Челленджера. Он провёл на дне около трёх часов, собирая образцы грунта и биологические пробы, а также снимая видео.

Беспилотные и роботизированные исследования

Начиная с 1990-х годов, для исследования жёлоба активно используются беспилотные глубоководные аппараты. В 2009 году американское исследовательское судно «Килрой» (R/V Kilo Moana) с помощью многолучевого эхолота провело наиболее точную на тот момент съёмку дна, определив максимальную глубину в 10 971 м. В 2014 году японское исследовательское судно «Кайё» (Kaiyo) с помощью автономного подводного аппарата Nereus провело детальное картирование дна, уточнив глубину до 10 984 м.

В 2019 году российское научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» (Россия) с глубоководными обитаемыми аппаратами «Мир-1» и «Мир-2» (Россия) провело серию погружений в Марианском жёлобе, в ходе которых были взяты пробы воды, грунта и биологических организмов.

Биология и экосистемы

Несмотря на экстремальные условия, Марианский жёлоб является домом для разнообразных форм жизни. На больших глубинах обитают организмы, адаптированные к высокому давлению, низкой температуре и отсутствию солнечного света. Основу экосистемы составляют хемосинтезирующие бактерии, которые используют для получения энергии неорганические соединения, такие как сероводород и метан.

Фауна жёлоба

В Марианском жёлобе обнаружены следующие группы организмов:

• Фораминиферы: одноклеточные организмы, способные выживать в условиях высокого давления.
• Ксенофиофоры: гигантские одноклеточные организмы, достигающие размера до 10 см.
• Глубоководные рыбы: такие как марианский слизень (Pseudoliparis swirei), который является самой глубоководной рыбой, когда-либо обнаруженной (на глубине до 8178 м).
• Ракообразные: бокоплавы (амфиподы), изоподы и креветки, многие из которых являются хищниками или падальщиками.
• Иглокожие: голотурии (морские огурцы) и морские звезды.
• Моллюски: двустворчатые и брюхоногие моллюски, в том числе те, которые обитают вблизи гидротермальных источников.

Вблизи гидротермальных источников, расположенных на склонах жёлоба, формируются уникальные сообщества, основанные на хемосинтезе. Здесь обитают гигантские трубчатые черви (вестиментиферы), мидии и другие организмы.

Экологические угрозы и охрана

Марианский жёлоб, несмотря на свою удалённость, подвержен воздействию антропогенных факторов. Основными угрозами являются:

• Загрязнение пластиком: исследования показывают, что в организмах, обитающих на дне жёлоба, обнаружены микропластик и другие синтетические вещества.
• Глубоководный промысел: хотя промышленный лов рыбы в жёлобе не ведётся, существует риск прилова глубоководных видов.
• Потенциальная добыча полезных ископаемых: в районе жёлоба обнаружены залежи полиметаллических сульфидов, которые могут стать объектом будущей добычи.

В 2009 году президент США Джордж Буш-младший объявил Марианский жёлоб и прилегающие воды национальным морским памятником США (Mariana Trench Marine National Monument). Памятник включает в себя три зоны: сам жёлоб, подводные вулканы и коралловые рифы Марианских островов. В пределах памятника запрещена добыча полезных ископаемых и коммерческий промысел рыбы.

Интересные факты

• Давление на дне Марианского жёлоба эквивалентно давлению, которое оказывал бы на человека вес 50 реактивных самолётов «Боинг-747».
• В 2019 году российский глубоководный аппарат «Витязь-Д» (Россия) совершил погружение на дно жёлоба, став первым в мире полностью автономным необитаемым аппаратом, достигшим такой глубины.
• В 2020 году китайский глубоководный аппарат «Фэньдоучжэ» (Fendouzhe) (Китай) достиг глубины 10 909 м, установив рекорд для пилотируемых аппаратов Китая.
• В 2021 году американский предприниматель Виктор Весково на аппарате «Limiting Factor» (США) совершил серию погружений в жёлоб, в ходе которых были обнаружены новые виды организмов и проведены геологические исследования.

Источники

• Геологический словарь. — М.: Недра, 1978.
• Океанология: учебник для вузов / под ред. В. Н. Степанова. — М.: Высшая школа, 1983.
• Глубоководные исследования Мирового океана / под ред. А. П. Лисицына. — М.: Наука, 1985.
• Марианский жёлоб: геология, геофизика, биология / под ред. В. Е. Хаина. — М.: ГЕОС, 2010.
• Научные отчёты экспедиций на судах «Челленджер», «Челленджер II», «Килрой», «Кайё», «Академик Мстислав Келдыш».
• Данные Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) по Марианскому жёлобу.