Kas yra vandenyno duobės?

Vandenyno duobės - tai jūros dugno sluoksniai, susidarę dėl Žemės tektoninių plokščių veiklos, kuri, susiliejant, yra stumiama į kitą.

Šios ilgos ir siauros V formos depresijos yra giliausios vandenyno dalys, kurios visame pasaulyje yra maždaug 10 kilometrų gylyje žemiau jūros lygio.

Ramiajame vandenyne yra giliausios duobės ir yra vadinamosios „žiedo žiedo“ dalys, kuriose taip pat yra aktyvių ugnikalnių ir žemės drebėjimo zonų.

Giliausia vandenyno duobė yra Mariana treniruotė, esanti netoli Marino salų, kurios ilgis yra daugiau nei 1580 mylių arba 2 542 kilometrai, 5 kartus ilgiau nei Grand Canyon Kolorade, JAV ir vidutiniškai tik 43 mylių ( 69 km).

Čia yra „Challenger Abyss“, kuri 10, 911 metrų yra giliausia vandenyno dalis. Taip pat Tongos, Kurilės, Kermadeko ir Filipinų kapai yra daugiau nei 10 000 metrų gylio.

Palyginimui, „Everest“ kalnas yra 8 848 metrų aukštyje virš jūros lygio, o tai reiškia, kad giliausia Mariana tranšėja yra daugiau nei 2000 metrų gylio.

Vandenyno duobės užima giliausią vandenyno sluoksnį. Intensyvus spaudimas, saulės spindulių trūkumas ir šios vietos šaltos temperatūros tampa viena iš unikaliausių buveinių Žemėje.

Kaip suformuoti vandenyno tranšėjos?

Duobes formuoja subdukcija, geofizinis procesas, kuriame susilieja dvi ar daugiau tektoninių Žemės plokštelių, o seniausias ir tankiausias - stumiamas žemiau žiebtuvėlio, sukeldamas jūros dugną ir išorinį plutą (litosferą). ji kreivės ir sudaro šlaito, V formos depresiją.

Subdukcijos zonos

Kitaip tariant, kai tankios tektoninės plokštės kraštas atitinka mažiau tankios tektoninės plokštės kraštą, tankesnė plokštė sulenkia žemyn. Šio tipo siena tarp litosferos sluoksnių vadinama konvergentu. Vietą, kurioje dedama tankiausia plokštelė, vadinama subdukcijos zona.

Subdukcijos procesas padaro duobes dinamiškus geologinius elementus, kurie yra atsakingi už didelę Žemės seisminės veiklos dalį ir dažnai yra didelių žemės drebėjimų epicentras, įskaitant kai kuriuos didžiausius žemės drebėjimus.

Kai kurie vandenyniniai tranšėjos yra sukonstruotos tarp plokščių, turinčių kontinentinį plutą, ir plokštelę, turinčią vandenyno plutą. Kontinentinis pluta visada plūduriuoja daugiau nei vandenyno plutos, o pastarasis visuomet bus perduotas.

Žinomiausi vandenynų tranšėjos yra šios ribos tarp konvergentinių plokščių rezultatas. Peru ir Čilės tranšėjos pietų Amerikos vakarinėje pakrantėje susidaro iš Nazca plokštės vandenyno plutos, įdėjusios į žemyninį Pietų Amerikos plutą.

Ryukyu tranšėja, kuri tęsiasi nuo pietų Japonijos, yra suformuota taip, kad vandenyno plutos, esančios Filipinų plokštelės dalelėse, yra kontinentinės Eurazijos plokštės plutos.

Retai gali susidaryti vandenyno duobės, kai susitinka dvi plokštelės su kontinentiniu pluta. Mariano tranšėja, įsikūrusi Ramiojo vandenyno pietinėje dalyje, yra suformuota tada, kai įspūdinga Ramiojo vandenyno plokštė yra perkeliama pagal mažiausią ir mažiausiai tankią Filipinų plokštę.

Subdukcijos zonoje dalis išlydytos medžiagos, kuri anksčiau buvo jūros dugnas, paprastai pakeliama per ugnikalnius, esančius netoli duobės. Vulkanai dažnai sukuria vulkanines arkas, kalnų grandinės salą, kuri yra lygiagreti duobei.

Aleutų tranšėja yra suformuota ten, kur Ramiojo vandenyno plokštė per Šiaurės Amerikos plokštę Arkties regione tarp Aliaskos valstijos Jungtinėse Amerikos Valstijose ir Rusijos Sibiro regione. Aleutų salos sudaro vulkaninį lanką, paliekantį Aliaskos pusiasalį ir tik į šiaurę nuo Aleutų tranšėjos.

Ne visi vandenyno tranšėjos yra Ramiojo vandenyno regione. Puerto Riko tranšėja yra sudėtinga tektoninė depresija, kurią iš dalies sudaro Mažosios Antilų subdukcijos zona. Čia milžiniškos Šiaurės Amerikos plokštelės vandeninis pluta yra perkelta į mažiausio Karibų jūros plokštės vandenyno plutą.

Kodėl vandenyno tranšėjos yra svarbios?

Žinios apie vandenynų griovius yra ribotos dėl savo gylio ir atokios vietos, tačiau mokslininkai žino, kad jie atlieka svarbų vaidmenį mūsų gyvenime žemyne.

Didžioji dalis žemės seisminio aktyvumo vyksta subdukcijos zonose, kurios gali turėti pražūtingą poveikį pakrančių bendruomenėms ir dar labiau pasaulio ekonomikai.

Žemės drebėjimai ant jūros dugno, susidariusio subdukcijos zonose, buvo atsakingi už Indijos vandenyno cunamį 2004 m. Ir Tohoku bei cunamio žemės drebėjimą Japonijoje 2011 m.

Ištyrę vandenynų tranšėjus, mokslininkai gali suprasti fizinį subdukcijos procesą ir šių niokojančių stichinių nelaimių priežastis.

Moliūgų tyrimas taip pat suteikia tyrėjams supratimą apie naujas ir įvairias organizmų adaptacijos formas iš jūros gelmių į aplinką, kurios gali turėti raktą į biologinę ir biomedicinos pažangą.

Studijavimas, kaip giliavandeniai organizmai prisitaikė prie gyvenimo sunkioje aplinkoje, gali padėti geriau suprasti įvairias mokslinių tyrimų sritis, pradedant nuo diabeto gydymo iki ploviklių tobulinimo.

Mokslininkai jau atrado mikrobus, kuriuose gyvena hidroterminės angos jūros gelmėje, turinčios potencialą kaip naujas antibiotikų ir vaistų nuo vėžio formas.

Tokie pritaikymai taip pat gali turėti pagrindą suprasti gyvybės kilmę vandenyje, nes mokslininkai ištiria šių organizmų genetiką, kad sukurtų istoriją apie tai, kaip gyvenimas plečiasi tarp izoliuotų ekosistemų ir galiausiai per pasaulio vandenynų.

Naujausi tyrimai taip pat atskleidė netikėtus ir didelius anglies kiekius, sukauptus į duobes, o tai gali reikšti, kad šie regionai vaidina svarbų vaidmenį Žemės klimato sąlygomis.

Ši anglis yra konfiskuota Žemės mantija per subdukciją arba bakterijos sunaudojamos duobėje.

Šis atradimas suteikia galimybę toliau tirti duobių vaidmenį kaip šaltinį (per ugnikalnius ir kitus procesus) ir kaip planetos anglies ciklo rezervuarą, kuris gali daryti įtaką mokslininkų galiausiai suprasti ir prognozuoti žmonių išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikį ir klimato kaitą.

Naujų technologijų plėtojimas iš jūros gelmių, nuo panardinimo iki fotoaparatų ir jutiklių bei mėginių ėmimo sistemų, suteiks puikias galimybes mokslininkams sistemingai tirti duobių ekosistemas ilgą laiką.

Tai leis mums geriau suprasti žemės drebėjimus ir geofizinius procesus, apžvelgti, kaip mokslininkai supranta pasaulinį anglies ciklą, suteikia biomedicininių tyrimų galimybes ir gali prisidėti prie naujų įžvalgų apie gyvenimo evoliuciją Žemėje.

Tokios pačios technologinės pažangos sukurs naujus mokslininkų gebėjimus ištirti visą vandenyną, nuo nutolusių kranto linijų iki ledo dengto Arkties vandenyno.

Gyvenimas vandenyno tranšėjose

Vandenyno tranšėjos yra viena iš priešiškiausių buveinių žemėje. Slėgis yra didesnis nei 1000 kartų paviršiaus atžvilgiu, o vandens temperatūra yra šiek tiek didesnė už užšalimo tašką. Galbūt dar svarbiau yra tai, kad saulės spinduliai neprasiskverbia gilesnių vandenynų tranšėjų, todėl fotosintezė neįmanoma.

Vandenyno tranšėjose gyvenantys organizmai išsivystė neįprastai prisitaikydami šiuose šaltuose ir tamsiuose kanjonuose.

Jo elgesys yra vadinamosios „regos sąveikos hipotezės“ testas, kuriame teigiama, kad kuo didesnis organizmo matomumas, tuo didesnė energija turi išleisti medžioti grobį ar atstumti plėšrūnus. Apskritai, gyvenimas tamsiame vandenyno tranšėjose yra izoliuotas ir sulėtintas.

Slėgis

Slėgis „Challenger Abyss“, giliausios žemės žemėje, apačioje yra 703 kilogramai kvadratiniam metrui (8 tonos kvadratiniam coliui). Dideli jūros gyvūnai, tokie kaip rykliai ir banginiai, negali gyventi šiame didžiuliame gylyje.

Daugelyje šių aukšto slėgio aplinkoje klestinčių organizmų nėra organų, kurie užpildytų dujas, pvz., Plaučius. Šie organizmai, daugelis susiję su žvaigždute arba medūzomis, daugiausia gaminami iš vandens ir želatinių medžiagų, kurių negalima sutraiškyti taip lengvai, kaip plaučiai ar kaulai.

Daugelis šių būtybių pakankamai gerai pereina į gylį, kad kiekvieną dieną vertikali migracija būtų didesnė nei 1000 metrų nuo duobės dugno.

Net žuvys, esančios giliuose duobėse, yra želatinės. Pavyzdžiui, Mariana tranšėjos apačioje gyvena daug rūšių sraigių žuvų su lempučių galvutėmis. Šių žuvų kūnai buvo lyginami su vienkartinėmis nosinėmis.

Tamsus ir gilus

Sekliųjų vandenynų tranšėjos turi mažiau slėgio, tačiau vis dar gali būti už saulės spindulių ribų, kur šviesa prasiskverbia į vandenį.

Šiuose tamsiuose vandenyno duobėse daugelis žuvų prisitaikė prie gyvenimo. Kai kurie naudoja bioluminescenciją, tai reiškia, kad jie gamina savo šviesą gyventi, kad pritrauktų savo grobį, surastų porą arba atstumtų plėšrūną.

Maisto tinklai

Be fotosintezės jūrų bendruomenės visų pirma priklauso nuo dviejų neįprastų maistinių medžiagų šaltinių.

Pirmasis yra „jūros sniegas“. Jūros sniegas - tai nuolatinis organinių medžiagų kritimas iš vandens stulpelio aukščių. Jūros sniegas daugiausia yra atliekos, įskaitant išmatus ir negyvų organizmų, pvz., Žuvų ar jūros dumblių, liekanas. Šis maistinių medžiagų turintis jūros sniegas maitina gyvūnus, tokius kaip jūros agurkai ar kalmarų vampyrai.

Kitas maistinių medžiagų šaltinis maisto vandenims iš vandenynų tranšėjų nėra ne fotosintezė, bet chemosintezė. Chemosintezė yra procesas, kurio metu vandenynų tranšėjoje esantys organizmai, pavyzdžiui, bakterijos, cheminius junginius paverčia organinėmis maistinėmis medžiagomis.

Cheminiai sintezei naudojami cheminiai junginiai yra metanas arba anglies dioksidas, pašalintas iš hidroterminių angų, išleidžiančių savo dujas ir karštus, toksiškus skysčius į šaltą vandenyną. Paprastas gyvūnas, kuris priklauso nuo chemosintezės bakterijų, kad gautų maistą, yra milžiniškas vamzdžių kirminas.

Ištirti kapus

Vandenyno duobės lieka viena iš sunkiausių ir mažai žinomų jūrų buveinių. Iki 1950 m. Daug okeanografų manė, kad šios duobės buvo nekintančios aplinkos, esančios beveik negyvi. Net ir šiandien daugybė vandenyno tranšėjų tyrimų yra grindžiami jūros dugno mėginiais ir fotografijų ekspedicijomis.

Tai lėtai keičiasi, kai tyrinėtojai giliai, pažodžiui kasti giliai. „Challenger Abyss“, esanti Marianos tranšėjos apačioje, yra giliai Ramiojo vandenyno pakrantėje netoli Guamo salos.

Tik trys žmonės aplankė „Challenger Abyss“, giliausią vandenyno duobę pasaulyje: bendrą Prancūzijos-Amerikos įgulą (Jacques Piccard ir Don Walsh) 1960 m. Pasiekė 10 916 metrų gylio ir „National Geographic“ rezidencijos „James Cameron“ 2012 m. pasiekė 10 984 metrus (dvi kitos nepilotuotos ekspedicijos taip pat tyrinėjo „Challenger Abyss“).

Vandenyno griovių tyrinėjimų povandeninių laivų projektavimas yra puikus unikalių iššūkių rinkinys.

Povandeniniai laivai turi būti neįtikėtinai stiprūs ir atsparūs kovojant su stipriomis vandenynų srovėmis, nulio matomumu ir dideliu Mariana tranšėjos spaudimu.

Technologijų, skirtų saugiai transportuoti žmones ir subtilią įrangą, kūrimas vis dar yra didelis iššūkis. Povandeninis laivas, paėmęs „Piccard“ ir „Walsh“ į „Challenger Abyss“, išskirtinį Triestą, buvo neįprastas laivas, žinomas kaip pirtis (povandeninis laivas, tyrinėjantis vandenyno gelmes).

„Cameron“ panardinamasis „Deepsea Challenger“ sėkmingai sprendė inžinerinius iššūkius naujoviškai. Siekiant kovoti su giliavandenėmis srovėmis, povandeninis laivas buvo suprojektuotas taip, kad jis lėtai pasisuktų.

Povandeninio laivo žibintai nebuvo kaitinamosios arba fluorescencinės lemputės, bet mažų šviesos diodų, apšviestų apie 30 metrų plotą, išdėstymas.

Galbūt dar nuostabiau, pats Deepsea Challenger buvo suprojektuotas suspausti. Kameronas ir jo komanda sukūrė sintetinį stiklo pagrindu pagamintą putą, leidžiančią transporto priemonei suspausti vandenyno spaudimu. „Deepsea Challenger“ grįžo į paviršių 7, 6 centimetrų mažesniu nei tada, kai jis nusileido.