Мариан шұңғымасы — мұхиттың ең терең жері қалай құрылған

Дүниежүзілік мұхит көптеген құпияларды сақтайды, олардың көпшілігі тереңдікте жасырылған. Адамзат өз планетасының түбін зерттегеннен гөрі Ай бетін жақсырақ үйренген. Су астындағы әлемнің барлық жұмбақ бұрыштарының арасында Мариана ойпаты ерекше орын алады — Жердің ең терең нүктесі. Бұл алып жарық Тынық мұхитының батыс бөлігінде орналасқан және он бір шақырымдай төмен кетеді. Осы ұңғыманы зерттеу геологиялық үдерістер, экстремалды өмір түрлері және планетамыздың құрылысы туралы таңғажайып фактілерді ашады.

Ойпаттың географиялық орналасуы және өлшемдері

Мариана шұңқыры Мариана аралдарының шығыс жағалауымен шамамен 2550 шақырым қашықтыққа созылған. Осы геологиялық түзілімнің ені әр түрлі учаскелерде 69-дан 120 шақырымға дейін өзгереді. Ойпат ашық мұхит жаққа қисайған жарты ай пішінін алған. Оның ең терең нүктесі «Челленджер ұңғымасы» деп аталады және теңіз деңгейінен 10 994 метр төмен жерде орналасқан.

Масштабтарды салыстыру үшін мынадай фактілерді келтіруге болады:

• егер Эверестті осы шұңқырға батырсақ, ең биік таудың шыңы су бетінен екі шақырым төмен қалады;
• түбіндегі қысым атмосфералықтан 1100 есе асып түседі;
• судың температурасы бар-жоғы 1-4 градус Цельсийды құрайды;
• күн сәулесі 1000 метрден тереңге өтпейді, бұл ойпаттың үлкен бөлігін мәңгілік қараңғылық патшалығына айналдырады.

Осы параметрлер ұзақ уақыт бойы кез келген организмдердің өмір сүруіне мүлдем жарамсыз деп есептелген жағдайларды жасайды.

Геологиялық шығу тегі және тектоникалық процестер

Мариана ойпаты субдукция нәтижесінде пайда болды — бұл бір литосфералық тақта екіншісінің астына сүңгу үдерісі. Тынық мұхит тақтасы Филиппин тақтасының астына жылына шамамен екі-үш сантиметр жылдамдықпен баяу батып жатыр. Бұл процесс миллиондаған жылдар бойы жалғасуда және қазір де тоқтамайды. Тақталардың соқтығысу аймағы жоғары сейсмикалық белсенділікпен ерекшеленеді.

Шұңқырдың қалыптасуы келесі механизм бойынша жүреді:

1. Тығыздығы жоғары мұхиттық қыртыс гравитация әсерінен мантияның тереңіне кете бастайды. Тау жыныстары батқан кезде қызады және ішінара балқып, магмалық ошақтарды жасайды. Балқыған зат қайтадан бетке көтеріліп, Мариана аралдарының жанартау доғасын қалыптастырады. Осылайша сипаттамалық құрылым пайда болады: бір жағынан терең шұңқыр және екінші жағынан жанартаулар тізбегі.
2. Батып жатқан тақтаның иілуі тау жыныстарында кернеу тудырады. Жарықтар мен жарылулар мұхит түбін тесіп өтеді, оны геологиялық тұрғыдан тұрақсыз етеді. Жер сілкінулер мұнда жүйелі түрде болып тұрады, дегенмен көпшілігі беткі қабатта байқалмай қалады. Кейбір сейсмикалық оқиғалар Рихтер шкаласы бойынша 7-8 балға жетеді.
3. Мұхит түбінен шөгінді тау жыныстары ішінара субдукция аймағына тартылады. Шөгінділердің қалған бөлігі батып жатқан тақтадан қырылып алынады және шұңқырдың ішкі қабырғасы бойымен жинақталады. Бұл үдеріс аккреция деп аталады және аккрециялық сына тәрізді түзілімнің пайда болуына әкеледі.

Қазіргі заманғы геофизикалық зерттеулер мұндай субдукция аймақтарының жер қыртысы мен мантия арасындағы заттардың ғаламдық айналымында маңызды рөл атқаратынын көрсетеді.

Экстремалды тереңдіктердің бірегей экожүйесі

Ұзақ уақыт бойы ғалымдар мұндай тереңдіктерде үрейлі қысым мен жарықтың толық болмауынан өмір мүмкін емес деп есептеді. Алайда соңғы онжылдықтардағы экспедициялар бұл нанымды жоққа шығарды. Мариана шұңқырында экстремалды жағдайларға бейімделген организмдердің ондаған түрлері табылды. Бұл тіршілік иелері эволюцияның ең қатал орталарға бейімделу қабілетін керемет түрде көрсетеді.

Ұңғыма тұрғындары бірқатар ерекшеліктерге ие:

• организмдердің жасушалары ақуыздарды қысым астында деформациялануынан қорғайтын арнайы молекулаларды қамтиды;
• балықтардың көптеген түрлерінде қысым әсерінен жай ғана езілетін жүзу қуысы жоқ, желе тәрізді дене бар;
• бактериялар күн сәулесінен емес, күкірт пен метанның химиялық қосылыстарынан энергия алуға қабілетті;
• кейбір организмдер биолюминесценция арқасында өздерінің жарығын шығарады.

Зерттеушілер шұңқырда амфиподтарды тапты — бұл адам алақанының өлшеміндегі, органикалық қалдықтармен қоректенетін шаяндар. Балшықты түбімен баяу жорғалайтын голотуриялар (теңіз қиярлары) да табылды. Таңқаларлығы, он шақырымнан астам тереңдікте де адам қатысуының іздері байқалды — пластик пакеттер және ластану микробөлшектері.

Зерттеулер тарихы және атақты сүңгулер

Мариана ойпатының тереңдігін алғашқы рет өлшеуді британдық «Челленджер» кемесі 1875 жылы лоттық арқанның көмегімен жүргізді. Онда 8184 метр белгісі тіркелген болатын, бұл жабдықтың жетілмегендігінен қате шықты. Шынайы серпіліс 1960 жылы болды, сол кезде Жак Пикар мен Дон Уолштың басқаруындағы «Триест» батискафы «Челленджер ұңғымасының» түбіне жетті.

Ең маңызды экспедициялар мыналарды қамтиды:

1. «Триесттің» сүңгуі тарихи оқиғаға айналды. Батискаф түбінде шамамен 20 минут болды, бірақ көтерілген балшықтан көрінушілік минималды болды. Пикар мен Уолш камбалаға ұқсас жалпақ балықты бақылағаны туралы хабарлады, дегенмен бұл мәліметтер кейінірек күмәнге ұшырады.
2. Жапон роботы «Кайко» 1995 жылы рекордтық тереңдіктен топырақ үлгілерін және бейнематериалдарды жинады. Ұшқышсыз аппарат қашықтықтан жұмыс істеді және зерттеу кемесіне ақпарат жіберді. Алынған сынамалар ұңғымада өмірдің бар екенін түпкілікті дәлелдеген тірі организмдерді қамтыды.
3. Режиссер Джеймс Кэмерон 2012 жылы «Дипси Челленджер» аппаратында жеке сүңгу жасады. Ол түбінде үш сағат өткізіп, деректі материал түсіріп және ғылыми үлгілер жинады. Бұл адамзат тарихындағы мұндай тереңдікке жеке түрде жету болды.

Қазіргі заманғы технологиялар экстремалды тереңдіктерде айлап жұмыс істей алатын автономды су асты дрондарын жіберуге мүмкіндік береді. Қытай аппараты «Фэндоучжэ» 2020 жылы 10 909 метр белгісіне жетіп, ұшқышты аппараттың сүңгуінің жаңа рекордын орнатты. Әрбір экспедиция осы керемет жердің геологиясы, биологиясы және экологиясы туралы жаңа деректер әкеледі.

Мариана ойпатын зерттеу экстремалды жағдайларда өмірдің мүмкіндіктері туралы түсініктерімізді кеңейте береді. Бұл зерттеулер жердегі биосфераны түсіну үшін ғана емес, сонымен қатар басқа планеталардың серіктеріндегі жерден тыс өмір түрлерін іздеу үшін де маңызды. Тереңжүзгіш сүңгулерге арналған технологиялар медицинадан ғарыш саласына дейінгі әртүрлі салаларда қолданыс табады. Осы бірегей экожүйені антропогендік әсерден қорғау қазіргі заманғы ғылым мен халықаралық қоғамдастықтың ең маңызды міндеттерінің бірі болып отыр.