Тайны Мирового океана: путешествие от мелководных рифов до Марианской впадины

Как глубок Мировой океан и какие тайны он хранит? Откройте для себя удивительный мир подводных чудес.

Что находится на дне Марианской впадины и как мы об этом узнали? Насколько глубок океан? Ответы на эти и другие интересные вопросы вас ждут в этой статье.

5 фото, видео и текст via

Насколько глубок океан?

Глубина океана вблизи береговой линии большинства стран составляет всего несколько сотен метров из-за континентального шельфа — области мелководного морского дна, окружающей крупные материки. Иногда континентальный шельф может простираться в море на сотни километров. Коралловые рифы, морские водоросли и огромное разнообразие океанских рыб населяют эти мелководные области, богатые питательными веществами и прогретых Солнцем. В пределах первых ста метров от поверхности суши солнечного света достаточна для поддержания роста таких растений, как величественные морские водоросли.

За пределами континентального шельфа морское дно приобретает более крутой наклон вниз. Этот крутой континентальный склон погружается во мрак, куда уже не достигают солнечные лучи, через афотическую зону до гигантской абиссальной равнины. Большая часть абиссальной равнины находится на глубине от 3000 до 6000 метров. Это самый большой, плоский, самый глубокий и наименее изученный регион планеты: одна только абиссальная равнина занимает около 51% площади поверхности Земли.

По мере того как континентальный шельф уступает место океанским глубинам, на подводной земной коре начинают появляться впадины и каньоны. Огромные каньоны, напоминающие водохранилища и русла рек на суше, также являются характерной чертой континентальных шельфов по всему миру. Морские впадины формируются в результате тектонической активности плит и часто простираются почти параллельно береговой линии континента. Самая глубокая из них — Марианская впадина у берегов Японии. Самая низкая ее точка — бездна Челленджера — лежит на глубине 10 944 метров в юго-западной части впадины.

Сколько на Земле океанов?

В зависимости от того, когда вы получали образование и в какой стране проживаете, вам, вероятно, говорили, что океанов либо четыре, либо пять. Первые четыре — это Северный Ледовитый, Атлантический, Индийский и Тихий океаны. А вот пятый океан — Антарктический или Южный — был признан таковым Национальным географическим управлением США совсем недавно, чуть более 20 лет назад. Однако это название до сих пор не ратифицировано официально Международной гидрографической организацией - ученые пока не пришли к согласию относительно границ пятого океана. (Например, где заканчивается южная часть Тихого океана и начинается предполагаемый Антарктический.)

Так сколько же океанов на самом деле? Четыре, пять... или один.

Все моря и океаны нашей планеты, которые мы выделяем как отдельные водные объекты, непосредственно связаны друг с другом. Технически их можно рассматривать как части одного гигантского Мирового океана, охватывающего Землю. Знаменитая экспедиция Фернана Магеллана смогла обогнуть планету на корабле, потому что океаны Земли все соединены друг с другом. По оценкам Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), на то, чтобы определённый объем воды совершил полный круговорот по Мировому океану, уходит около тысячи лет. По этой "Глобальной конвейерной ленте" вода движется невыносимо медленно по человеческим меркам, но довольно быстро в геологическом масштабе времени.



Встречайте проекцию Спилхауса — океаноцентрическую карту мировых вод. Коралловый треугольник — это область мелководного океана, соответствующая континентальному шельфу между Индонезией и Австралией, выделенная красным ниже. Фото: Аквариум Сиэтла.

Ученые разделили Мировой океан на пять, потому что это удобно с географической точки зрения и так удобнее определять местоположение кораблей и островов. С точки зрения гидродинамики, существует весомые аргументы в пользу того, что наш мир в значительной степени был затоплен единым глобальным океаном. Однако с практической точки зрения гораздо проще использовать такие фразы, как "Северная Атлантика" или "Южная часть Тихого океана", а не в "в самой южной части Мирового океана" и т.п.

Чем отличается океан от моря?

Океаны на Земле определяются несколькими характеристиками. Во-первых, океан представляет собой большой водоем соленой воды, который существует в глубоких впадинах, характеризующих 70-71 процент поверхности земли. Мертвое море в Израиле находится на высоте более 400 метров ниже уровня моря, но самая низкая точка Бездны Челленджера находится на глубине 10 935 метров. Хотя большинство океанического дна не такое глубокое, жизнь на суше обитает на уровне, который можно сравнить с верхним этажом пентхауса.

Однако океан характеризует не только соленая вода. Чтобы квалифицироваться водоем как океан, он не может быть почти или полностью окружен сушей. Черное и Средиземное море почти полностью закрыты сушей, причем Черное море соединяется с Эгейским, а Эгейское море (само по себе часть Средиземного моря) соединяется с глобальным океаном через Гибралтарский пролив. Для сравнения, на проекции Шпильхауса видно, что материковые массивы Земли не соединены друг с другом, зато её океаны образуют единое сплошное водное пространство, полностью окружающее сушу.

Моря также остаются частью того, что мы называем Мировым океаном, но учёные порой разграничивают океаны и моря, так как моря со своими меньшими глубинами и близостью к суше подвержены влиянию несколько иных процессов, нежели океанские глубины. На приведённой ниже батиметрической карте морского дна, розовый цвет обозначает самые мелководные участки (континентальные шельфы и океанические плато), жёлто-зелёный - срединно-океанические хребты, а сине-фиолетовый - бездонные глубины абиссальных равнин.


Усовершенствованная проекция Меркатора Земли, показывающая глубину океана. Континенты очерчены черным. Глубина океана указана от красного (мелкого) до синего (глубокого), увеличиваясь с расстоянием от береговой линии. Большие участки дна океана находятся на практически одинаковой высоте. Фото: Национальное управление океанических и атмосферных исследований.

Еще одна ключевая особенность морей — они обычно мельче океанов и чаще всего располагаются на континентальном шельфе. Каждый континент имеет континентальный шельф, простирающийся от его побережья. Но размер шельфа и то, как быстро он спускается к самым глубоким частям океана, известным как абиссальная равнина, варьируются от места к месту.

Хребты, впадины и абиссальные равнины

Первые океанографы считали, что дно океана почти всегда будет напоминать абиссальную равнину из-за эрозий, которые за долгие временные промежутки осаждают в океанский бассейн огромное количество осадков. Однако последующие исследования показали, что подводный ландшафт гораздо более разнообразен.

Абиссальные равнины мирового океана практически не имеют топографических различий. Гладкая, плоская абиссальная равнина напоминает то, как, по мнению первых океанографов, выглядело все дно океана несколько сотен лет назад. Однако в XIX веке стали поступать свидетельства того, что действительность была гораздо сложнее, когда в порты вернулись первые успешные океанографические экспедиции. Появление гидролокатора (сонара) позволило провести первые исследования глубоководного дна океана, и эти исследования заставили геологов наконец принять радикальную теорию, предложенную десятилетиями ранее и отвергнутую как «эксцентричную, нелепую и невероятную», по мнению Соединенных Штатов. Геологическая служба: тектоника плит.



Срединно-океанический хребет (показан красным) извивается между континентами, напоминая шов на бейсбольном мяче. Автор: Геологическая служба Соединенных Штатов

Тихий океан изрезан океаническими впадинами, глубина которых на 3-4 км превышает глубину океанического дна, которое они прорезают. Эти впадины являются местами столкновения континентальных плит на так называемых конвергентных границах плит. Впадины - это место, где происходит половина волшебства тектоники плит, а именно та часть, где кора одной плиты погружается под другую плиту, что приводит к долгосрочной рециркуляции поверхностной коры планеты. Другая половина волшебства происходит на срединно-океанических хребтах.

Британская экспедиция «Челленджер» обнаружила первые свидетельства существования срединно-океанического хребта, идущего по Атлантическому океану, но первоначально считалось, что этот хребет является уникальным для Атлантики, а не является общей чертой океанов по всему миру. Лишь с появлением гидролокаторов ученые осознали, насколько универсальны эти хребты. Вулканическая активность является ключевой особенностью срединно-океанических хребтов, причем океаническая кора в их районе — самая молодая и менее плотная. Скорость распространения хребтов варьируется: так, хребты в Атлантике, расширяющиеся медленнее, обладают более крутыми склонами по сравнению с быстрорасширяющимися хребтами Тихого океана. Поднятые тектоническими силами из глубин абиссальной равнины, эти хребты могут возвышаться на тысячи метров и тянуться на сотни, а то и тысячи километров.

Обнаружение океанических впадин и срединно-океанических хребтов стало ключевым этапом в признании геологами теории тектоники плит. Эти открытия дали объяснение процессам создания земной коры за счет расширения морского дна и ее уничтожения путем субдукции. До этих открытий теория плитоники не находила подтверждения, потому что никто не мог предоставить научное объяснение тому, как кора перерабатывается, преобразуется или изменяется постоянно на геологических временных шкалах.

Марианская впадина

Марианская впадина, является частью тектонического «огненного кольца», который окружает Тихий океан и представляет собой разлом субдукции, где более старая порода земной коры Тихоокеанской континентальной плиты опускается ниже меньшей Марианской плиты к ее западу. Тихоокеанская плита холоднее и плотнее, чем Марианская плита и поскольку она погружается под Марианскую плиту, вода, попавшая в тонущую породу, вызывает извержения вулканов, которые создали (и продолжают изменять) Марианские острова.

Бездна Челленджера, самый глубокий из трех «бассейнов» Марианской впадины, была названа в честь британской экспедиции «Челленджер», первой измерившей ее бездонные глубины с помощью утяжеленной веревки.

Технология, которая позволила нам открыть эти глубины

Изучение океанских глубин началось с водолазного колокола - жесткой конструкции, содержащей воздух, которая используется для доставки водолазов в район проведения подводных работ. Об этом способе было известно еще Аристотелю в 4 веке до нашей эры. От своих скромных истоков как средства для подводного сбора металлолома и спасения кораблей в древности, в наши дни это изобретение и его усовершенствованные конструкции стали вехами на нашем пути к более надежным и глубоководным подводным исследовательским аппаратам.

Однако уже в 1920-х годах люди в водолазных костюмах погружались не более чем на несколько сотен метров. Подводные лодки той эпохи могли достигать больших глубин, но не имели окон. Это не устраивало натуралиста Уильяма Биби, который хотел наблюдать за подводной животностью в ее естественной среде. Почтенный Биб – он умер в 1962 году в возрасте 85 лет – построил свою Батисферу в 1928 и 1929 годах. 15 августа 1934 года Биб установил рекорд погружения на глубину 923 метра. Изначально Биб хотел изготовить цилиндрический корпус, пока Отис Бартон, который разделял интерес Биба к подводным исследованиям, не уговорил его использовать сферическую форму.

За Батисферой в 1949 году последовал Бентоскоп. Бентоскоп был спроектирован так, чтобы достигать даже большей глубины, чем Батисфера, и был построен толще с большей глубиной погружения (3048 метров). Погружение Биба в 1949 году установило рекорд по глубине, на которую когда-либо погружался подводный аппарат на тросе. В том же году, когда Биб установил свой рекорд, Огюст Пиккар представил свой батискаф. Батискаф - это свободно погружающийся самоходный аппарат, который является более прямым прародителем современных подводных аппаратов, чем буксируемые конструкции Биба.

Судно «Триест», управляемое швейцарским океанографом Жаком Пиккаром (сыном Огюста), представляло собой усовершенствованную версию батискафа более ранней конструкции FNRS-2, выпущенного на воду несколькими годами ранее. Если FNRS-2 использовался в серии беспилотных погружений, то «Триест» стал первым подводным аппаратом с экипажем, способным достичь самого дна мирового океана. Погружение на глубину Челленджера установило рекорд погружения на глубину 10 916 метра. Рекорд глубины, установленный Триестом в 1960 году, продержался до 2019 года, когда он был побит "Limiting Factor" Виктора Весково с глубиной погружения 10 924 метра.

Еще одним важным подводным аппаратом для исследования глубокого океана является DSV-2, или "Alvin". Впервые введенный в эксплуатацию в 1964 году, "Alvin" был спроектирован как более маневренный преемник батискафов типа «Триест». Изначально рассчитанный на проектную глубину 2440 метров, "Alvin" неоднократно модернизировался на протяжении всего срока эксплуатации. Впервые "Alvin" привлек внимание всего мира в 1966 году, когда в Средиземном море была обнаружена пропавшая водородная бомба. Его следующая заявка на славу была немного менее позитивной. "Alvin" затонул в 1968 году во время перевозки на корабле ВМФ «Лулу». Судно не поднимали со дна моря до июня 1969 года, после чего его отбуксировали обратно в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, для ремонта.

В 1973 году стальной корпус "Alvin" был заменен титановым прочным корпусом. Эта модернизация в итоге помогла сделать несколько важнейших открытий. В 1979 году "Alvin" обнаружил то, что сейчас известно как «черные курильщики» — гидротермальные источники, богатые сульфидсодержащими минералами. Поля черных курильщиков, как правило, изобилуют жизнью, особенно жизнью, которая выживает благодаря хемосинтезу, а не фотосинтезу. Это открытие продемонстрировало, что сложная жизнь может существовать в отсутствие солнечного света, особенно на далеких планетах, далеких от Солнца.

Идея о том, что под ледяной шапкой Европы или внутри Энцелада может существовать жизнь, возникла на основе открытий, сделанных "Элвином" здесь, на планете Земля. "Элвин" также доставил доктора Роберта Балларда для первого управляемого исследования затонувшего корабля "Титаник" с момента его гибели 15 апреля 1912 года и исследовал затонувший корабль "USS Scorpion" (оба случая произошли в 1986 году). А через 100 лет после потопления "Титаника" Джеймс Кэмерон стал первым исследователем-одиночкой, достигшим глубины Челленджера на подводном аппарате, названном – Deepsea Challenger.

Интересный факт: Джин Родденберри назвал капитана «Звездного пути» Жана-Люка Пикара в честь братьев Огюста и Жана в знак признания их новаторской работы в области глубоководной океанографии и высотной исследовательской деятельности.

История «Элвина», «Триеста» и бесчисленного множества других надводных кораблей и глубоководных исследовательских аппаратов, это не просто история технологического прогресса. Титановые прочные корпуса, гидролокаторы, более совершенные подводные камеры и появление глубоководных дронов отодвинули границы подводных исследований, но они также помогли нам понять некоторые из наших самых старых вопросов о самой Земле.

Было время, когда тектоника плит считалась смешной теорией, и мы не знали о богатых, разнообразных и сложных примерах хемосинтетической жизни. Сейчас ученые обратили свой взор к небесам и космическим чудесам, открывшимся с помощью телескопов "Хаббл" и "Джеймс Уэбб", но некоторые из наших самых важных открытий о силах, сформировавших Землю и породивших жизнь, пришли не из неба над головой, а из глубин океана.

Насколько велики «неровности» на земной поверхности по сравнению с размерами планеты?

Самый большой перепад высот земного рельефа имеет место между вершинами Анд и глубоководной впадиной, протянувшейся вдоль западного побережья Южной Америки, и составляет около 14 километров. Если учесть, что средний диаметр Земли равен 12 742 километра, то указанная «неровность» составляет приблизительно 0,1 процента от земного диаметра. Много это или мало? Если изобразить Землю в виде глобуса диаметром 1 метр, то высота этой «неровности» должна быть равной всего 1 миллиметру.

Было приятно почитать, спасибо!

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Все на изучение глубин! Поднырнуть надо!

«где кора одной плиты погружается под другую плиту» - пора бы уже начать пересматривать эту старую догму...

Ага.

На мой взгляд, слишком много внимания космосу. В глубине практически конь не валялся, а мы пытаемся глядеть хз куда вдаль...

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Глядеть надо во все стороны.

Размещено через приложение ЯПлакалъ

я давно это говорю... освоим глубины, в космос раз плюнуть будет вылезти.. и пользы от глубин намного больше. но..обычно поленицу привозят.

Чем там блядь засыпали девять метров?!)))

Джус... Ты сам хоть читаешь, что постишь?

Космос проще исследовать. Все же гигантское давление, вода сложнее космических аппаратов. И космос в любом случае надо исследовать.

А подводный мир хранит массу секретов, и его не стоило бы так "забрасывать"

"через афотическую зону до гигантской абиссальной равнины" - здесь люди не ниже кандидатской сидят я думаю...

Лишнее доказательство ничтожности человека. Даже в масштабах Земли человек - ерунда.

Вот откуда взялась вода на нашей планете, в бомбардировку метеоритами с водой я как-то не особо верю...

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Может потому, что разница давлений на поверхности Земли и в вакууме всего одна атмосфера.

Разница давлений на поверхности и на глубине 11 км - 1100 атмосфер.

Да и от космоса есть польза, спутники чтоб смотреть на Землю с разрешением 10см/пиксель, интернет типа старлинка и тд.

От морских шельфов тоже получают пользу. А какой экономический эффект от использования Марианской впадины?

В Марианской впадине живут мегалодоны, я читал

Размещено через приложение ЯПлакалъ