Proč se tak Mariánský příkop jmenoval?

Mariánský příkop (Česky Příkop Mariany) — самое глубокое из известных мест на нашей планете. Она находится в западной части Тихого океана вблизи Марианских островов, в честь которых она, собственно, и получила свое название. Впадина представляет собой серповидный овраг на океанском дне протяженностью 2 550 км. при средней ширине в 69 км. По данным последних замеров (2014 г.) максимальная глубина Марианской впадины составляет 10 m. Расположена эта точка на южном конце желоба и называется «Бездной Челенджера» (англ. Challenger Deep).

Желоб образовался на стыке двух литосферных тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской. Тихоокеанская плита более старая и тяжелая. Она в течении миллионов лет «подползала» под более молодую Филиппинскую плиту.

objev

Челенджер — парусное научное судно, впервые обнаружившее Марианскую впадину

Впервые Марианскую впадину обнаружила научная экспедиция парусного судна «Challenger». Этот корвет, который изначально был военным кораблем, переоборудовали в научное судно в 1872 г. специально для Лондонского Королевского общества по развитию знаний о природе. Корабль был снабжен биохимическими лабораториями, средствами по измерению глубины, температуры воды и забору грунта. В этом же году в декабре судно отправилось для научных изысканий и провело в море три с половиной года, пройдя путь в 70 тыс. морских миль. По окончанию экспедиции, которая была признана одной из самых научно успешных со времен знаменитых географических и научных открытий 16 века, было описано свыше 4 000 новых видов животных, проведены глубинные исследования почти 500 подводных объектов и взяты пробы грунта из самых разных уголков мирового океана.

На фоне важных научных открытий, совершенных Челенджером, особенно выделялось открытие подводного желоба, глубина которого поражает воображение даже современников, не говоря уже об ученых 19 века. Правда первоначальные замеры глубины показали, что её глубина составляет чуть более 8 000 м., но даже этого значения было достаточно, чтобы говорить об обнаружении самой глубокой из известных человеку точек на планете.

Новую впадину назвали Марианской впадиной — в честь расположенных рядом Марианских островов, которые в свою очередь названы в честь Марианны Австрийской, испанской королевы, жены короля Испании Филиппа IV.

Исследования Марианской впадины продолжились лишь в 1951 г. Английское гидрографическое судно Челенджер II исследовало желоб с помощью эхолота и установило, что её максимальная глубина гораздо больше, чем считалось ранее, и составляет 10 899 м. Этой точке было дано имя «Бездна Челенджера» в честь первой экспедиции 1872-1876 гг.

Бездна Челенджера

Бездна Челенджера представляет собой относительно небольшую плоскую равнину на юге Марианской впадины. Ее длина 11 км., а ширина около 1,6 км. По её краям расположены пологие подъемы.

Точная её глубина, что называется метр в метр, до сих пор неизвестна. Связано это с погрешностями самих эхолотов и гидролокаторов, меняющейся глубины мирового океана, а так же неуверенностью в том, что само дно бездны остается неподвижным. В 2009 г. американское судно Кило Моана (англ. RV Kilo Moana) определило глубину в 10 971 м. с вероятностью погрешности в 22-55 м. Исследования 2014 г. с улучшенными многолучевыми эхолотами определили, что глубина составляет 10 984 г. Именно это значение зафиксировано в справочниках и в настоящее время считается самой близкой к реальной.

Ponory

Всего четыре научных аппарата побывали на дне Марианского желоба, и только в двух экспедициях были люди.

Проект «Нектон»

Первая экспедиция в Бездну Челенджера — Дон Уолш и Жак Пиккар

Первый спуск в Бездну Челенджера состоялся в 1960 г. на пилотируемом батискафе «Триест», названного в честь одноименного итальянского города, где он был создан. Им управляли американский лейтенант ВМС США Don Walsh и швейцарский океанолог Жак Пиккар. Аппарат был сконструирован отцом Жака — Огюстом Пиккаром, который уже имел опыт создания батискафов.

Триест совершил свое первое погружение в 1953 г. в Средиземном море, где достиг рекордной на то время глубины 3 150 м. Всего батискаф совершил несколько погружений в период с 1953 по 1957 гг. и опыт его эксплуатации показал, что он может погружаться и на более серьезные глубины.

Триест был выкуплен ВМС США в 1958 г., когда Соединенные Штаты заинтересовались исследованиями морского дна в Тихоокеанском регионе, где некоторые островные государства перешли де-факто под её юрисдикцию, как страны-победителя во Второй Мировой войне.

После некоторых доработок, в частности еще большего уплотнения внешней части корпуса, Триест стали готовить к погружению в Марианскую впадину. Пилотом батискафа остался Жак Пиккар, поскольку имел самый большой опыт управления Триером в частности и батискафов вообще. Компаньоном ему выбрали Дона Уолша — действующего тогда лейтенанта ВМС США, служившего на подводной лодке, а позже ставшим известным ученым и морским специалистом.

Проект первого погружения на дно Марианской впадины получил кодовое название Проект «Нектон», хотя в народе это название не прижилось.

Погружение началось утром 23 января 1960 г. в 8:23 по местному времени. До глубины 8 км. аппарат спускался со скоростью 0,9 м/с, а затем замедлился до 0,3 м/с. Дно исследователи увидели лишь в 13:06. Таким образом время первого погружения составило почти 5 часов. На самом дне батискаф находился лишь 20 минут. За это время исследователи замерили плотность и температуру воды (она составляла +3,3ºС), измерили радиоактивный фон, наблюдали за внезапно оказавшимися на дне неизвестной рыбы, похожей на камбалу, и креветкой. Так же на основании измеренного давления была рассчитана глубина погружения, которая составила 11 521 м., которая позже была скорректирована до 10 916 м.

Находясь на дне Бездны Челенджера исследовали успели подкрепиться шоколадкой.

После этого батискаф освободился от балласта и начался подъем, который занял уже меньше времени — 3,5 часа.

Батискаф Триест, на котором было совершено первое погружение в Бездну Челенджера

Подводный аппарат «Кайко»

Kaiko (Kaiko) — второй из четырех аппаратов, который достигал дна Марианской впадины. Зато он там побывал дважды. Этот необитаемый телеуправляемый подводный аппарат был создан Японским агентством по морской науке и технике (JAMSTEC) и предназначался для изучения глубоководного морского дна. Аппарат был оснащен тремя видеокамерами, а так же двумя руками-манипуляторами, управляемыми дистанционно с поверхности.

Он совершил более 250 погружений и внес огромный вклад в науку, но самое свое знаменитое путешествие он совершил в 1995 г., погрузившись на глубину 10 911 м. в Бездну Челенджера. Оно состоялось в 24 марта и на поверхность были доставлены образцы донных организмов-экстремофилов — так называют животных, способных выживать в максимально экстремальных условиях условиях окружающей среды.

Повторно Кайко вернулся в Бездну Челенджера через год, в феврале 1996 г. и взял пробы грунта и микроорганизмов со дна Марианской впадины.

К сожалению Кайко был утерян в 2003 г. после обрыва троса, соединяющего его с судном-носителем.

Подводный глубоководный аппарат Кайко

Глубоководный аппарат «Нерей»

Беспилотный телеуправляемый глубоководный аппарат «Нерей“(Angl. nereus) замыкает тройку аппаратов, которые достигали дна Марианского желоба. Его погружение состоялось в мае 2009 г. Нерей достиг глубины 10 902 м. Он был отправлен в место самой первой экспедиции на дно Бездны Челенджера. На дне он пробыл 10 часов, транслируя на корабль-носитель видео в прямом эфире со своих камер, после чего собрал пробы воды и грунта и успешно вернулся на поверхность.

Аппарат был утерян в 2014 г. во время погружения в желоб Кермадек на глубине 9 900 м.

Deepsea Challenger

Последнее на сегодняшний момент погружение на дно Марианской впадины совершил знаменитый канадский режиссер James cameron, вписав себя не только в историю кинематографа, но и в историю великих исследований. Оно произошло 26 марта 2012 г. на одноместном батискафе Deepsea Challenger, построенном под руководством австралийского инженера Рона Аллуна при сотрудничестве с National Geographic и Rolex. Главной задачей этого погружения был сбор документальных доказательств жизни на такой экстремальной глубине. Из взятых образцов грунта было обнаружено 68 новых видов животных. Сам режиссер сказал, что единственное животное, которое он разглядел на дне, было амфиподом — бокоплавом, похожим на маленькую креветку около 3 см. в длину. Отснятый материал лег в основу документального фильма, рассказывающего о его погружении в Бездну Челенджера.

Джеймс Кэмерон стал третим человеком на Земле, побывавшем на дне Марианской впадины. Он установил рекорд скорости погружения — его батискаф достиг глубины 11 км. менее чем за два часа.Также он стал первым человеком, который достиг такой глубины в одиночном погружении. На дне он провел 6 часов, что также является рекордом. Батискаф Триест был на дне всего 20 минут.

Deepsea Challenger — батискаф, на котором Джеймс Кэмерон достиг дна Марианской впадины

svět zvířat

Первая экспедиция Триеста с большим удивлением рассказала, что на дне Марианской впадины есть жизнь. Хотя ранее считалось, что существование жизни в таких условиях просто не возможно. По словам Жака Пиккара они видели на дне рыбу, напоминающую обычную камбалу, длиной около 30 см., а также креветок-бокоплавов. Многие морские биологи скептически относятся к тому, что экипаж Триера действительно видел рыбу, но не столько ставят под сомнения слова исследователей, сколько склоняются к тому, что за рыбу они приняли морского огурца или другое беспозвоночное.

Во время второй экспедиции аппарат Кайко взял образцы грунта и в нем действительно нашлось множество крошечных организмов, способных выживать в абсолютной темноте при температуре близкой к 0°C и при чудовищном давлении. Не осталось ни одного скептика, который ставил под сомнение наличие жизни везде в океане, даже в самых невероятных условиях. Правда оставалось не ясным, насколько такая глубоководная жизнь развита. Или единственные представители Марианской впадины — простейшие микроорганизмы, ракообразные и беспозвоночные?

В 2011 г. область Марианской впадины была исследована подводными аппаратами с камерами, но погружались они не на самое дне, а искали живые организмы на глубине до 9 км. Ученые обнаружили множество новых видов, в том числе гигантскую одноклеточную амебу, размеры которой были около 10 см. Они являются представителями класса Ксенофиофоров — животных, обитающих на глубине до 11 км. Ранее ксенофиофоры находили на глубине, не превышающей 7 500 м. Ученых поразило обилие этих животных на дне, а также их паразитической ролью в качестве хозяев над некоторыми другими глубоководными существами.

В декабре 2014 г. был обнаружен новый вид морских слизней — семейства глубоководных морских рыб. Камеры зафиксировали их на глубине 8 145 м., что являлось на тот момент абсолютным рекордом для рыб.

В том же году камеры зафиксировали еще несколько видов огромных ракообразных, отличающихся от своих мелководных сородичей глубоководным гигантизмом, что вообще присуще многим глубоководным видам.

В мае 2017 ученые сообщили об открытии еще одного нового вида морских слизней, которые были обнаружены на глубине 8 178 м.

Все глубоководные обитатели Марианской впадины — почти слепые, медлительные и неприхотливые животные, способные выживать в самых экстремальных условиях. Популярные рассказы о том, что Бездне Челенджера обитают морские динозавры, мегалодон и другие огромные животные, не более чем небылицы. Марианский желоб таит в себе множество тайн и загадок, а новые виды животных не менее интересны ученым, чем реликтовые животные, известные со времен Палеозоя. Находясь миллионы лет на такой глубине эволюция сделала их совершенно отличными от мелководных видов.

Марианская впадина или Марианский желоб

Современные исследования и будущие погружения

Марианская впадина продолжает приковывать к себе внимание ученых всего мира, несмотря на дороговизну исследований и их слабое практическое применение. Ихтиологов занимают новые виды животных и их приспособленческие способности. Геологов интересует этот регион с точки зрения процессов, протекающих в литосферных плитах, и формирования подводных горных хребтов. Простые исследователи мечтают просто побывать на дне самого глубоководного желоба нашей планеты.

В настоящее время планируется несколько экспедиций в Марианскую впадину:

1. Американская компания Ponorky Triton разрабатывает и производит частные подводные батискафы. Самую новую модель Triton 36000/3, состоящую из экипажа в 3 человека, планируют отправить в Бездну Челенджера в ближайшее время. Её характеристики позволяют достигнуть глубины 11 км. всего за 2 часа.

2. Společnost Вирджин Океаник (Virgin Oceanic), специализирующаяся на частных неглубоких погружениях, разрабатывает одноместный глубоководный аппарат, который сможет доставить пассажира на дно желоба за 2,5 часа.

3. Американская компания DOER Marine работает над проектом «Hluboké vyhledávání» — одно или двухместном батискафе.

4. В 2017 г. знаменитый российский путешественник Fedor Konyukhov заявил, что планирует достичь дна Марианской впадины.

Марианская впадина или Марианский желоб

Zajímavá fakta

1. В 2009 г. был создан Морской национальный памятник Марианских островов. Он не включает в себя сами острова, а охватывает только их морскую территорию, площадью более 245 тыс. км². Почти вся Марианская впадина оказалась включена в состав памятника, правда самая её глубокая точка Бездна Челенджера в него не попала.

2. На дне Марианской впадины водяной столб оказывает давление в 1 086 бар. Это в тысячу раз больше стандартного атмосферного давления.

3. Вода очень плохо сжимается и на дне желоба её плотность увеличивается лишь на 5%. Это означает, что 100 литров обычной воды на глубине 11 км. займут объем 95 литров.

4. Хотя Марианская впадина считается самой глубокой точкой на планете, она не является самой близкой точкой к центру Земли. Наша планета не идеальной сферической формы, и её радиус примерно на 25 км. меньше у полюсов, чем у экватора. Поэтому самая глубокая точка на дне Северного Ледовитого океана на 13 км. ближе к центру Земли, чем в Бездне Челенджера.

5. Марианскую впадину (и другие глубоководные желоба) предлагали использовать в качестве кладбищ ядерных отходов. Предполагается, что движение плит «затолкнет» отходы под тектоническую плиту вглубь Земли. Предложение не лишено логики, но сброс ядерных отходов запрещен международным правом. Кроме этого, зоны стыков литосферных плит порождают землятресения огромной силы, последствия которых непредсказуемы для захороненных отходов.

Nedávno se ruská sonda Vityaz-D potopila na dno Mariánského příkopu a zaznamenala hloubku 10 028 metrů. Stal se tak prvním plně autonomním bezpilotním podvodním vozidlem na světě, které dosáhlo nejhlubšího bodu Světového oceánu.

Vědci se neomezili pouze na rozbor vodního prostředí – Mariánský příkop pořídili fotografie a videa pomocí unikátní kamery schopné operovat v hloubce až 12 kilometrů. Byl vyvinut specialisty z holdingu Ruselectronics státní korporace Rostec.

O tom, jak byl prozkoumán nejhlubší oceánský „vrchol“ a co nového se o tomto tajemném místě dozvěděli – v našem materiálu.

Hluboká nejistota

V západním Tichém oceánu, 1800 km od Filipín, se nachází nejhlubší místo na Zemi – Mariánský příkop. Objev a první měření nejhlubšího oceánského příkopu byly provedeny v roce 1875 z britské korvety Challenger. Poté byla hloubka měřena pomocí ručního diplotu – zařízení, což je kabel se zátěží o hmotnosti asi 25 kg. Není divu, že ukazatele nebyly příliš přesné. Zpráva uváděla dvě hloubky – 8184 a 8367 metrů, ale již z těchto čísel bylo jasné, že našli nejhlubší oceánský příkop na Zemi.

Autonomní neobydlené podvodní vozidlo “Vityaz-D”. Foto: Nadace pro pokročilé studium

Ani vývoj technologie nepomohl určit přesnou hloubku Mariánského příkopu kvůli obtížné topografii dna. Mariánský příkop, stejně jako většina vysokých hor na povrchu Země, má několik vrcholů (v tomto případě spíše „obrácených vrcholů“) různých hloubek.

Poprvé bylo dno Mariánského příkopu zmapováno s víceméně vysokou přesností až v roce 2010. Poté to bylo provedeno pomocí ultrapřesného echolotu s rozlišením 100 metrů. Dnes je podle oficiálních údajů nejhlubší bod na Zemi 10994±40 metrů, což je dále od hladiny moře než vrchol Mount Everestu. Tento „vrchol“ Mariánského příkopu však nebylo možné dobýt hned.

Kronika dobývání oceánských „vrcholů“

Je těžké si to představit, ale dostat se na dno Marianského příkopu je skoro stejně obtížné jako let do vesmíru. Proto v průběhu historie kleslo na dno příkopu jen několik vozidel. Kromě zaznamenávání hloubky každý ponor odhalil trochu více podrobností o tajemném hydroprostoru.

Intenzivní studium Mariánského příkopu začalo v polovině minulého století. V roce 1951 zamířil na její dno další anglický Challenger – tentokrát hydrografické plavidlo, které pomocí echolotu zaznamenalo hloubku 10 899 metrů. Tento „reverzní vrchol“ Marianského příkopu se nazývá Challenger Deep.

V roce 1957 vytvořilo sovětské výzkumné plavidlo Vityaz pomocí echolotu nový rekord 11 022 metrů. Ale později byl tento výsledek nazýván pochybným. Předpokládá se, že tehdy vědci nezohlednili změnu teploty v různých hloubkách a neprovedli potřebný přepočet odečtů přístrojů.

Výzkumná loď “Vityaz” poblíž Muzea světového oceánu v Kaliningradu

O tři roky později, 23. ledna 1960, se nám podařilo vše takříkajíc vidět na vlastní oči – uskutečnil se první lidský ponor na dno Mariánského příkopu. Prvními „hydrokosmonauty“ byli americký poručík Don Walsh a průzkumník Jacques Piccard. V batyskafu Trieste, který navrhl Jacquesův otec Auguste Piccard, šli ke dnu a zaznamenali rekordní hloubku 10 918 metrů. Ještě nečekanější skutečností bylo setkání s obyvateli hlubinného světa – plochými rybami o velikosti do 30 cm.Walsh a Picard strávili na dně asi 12 minut a okny pozorovali tajemný svět hydroprostoru. Neprováděli žádný speciální vědecký výzkum, ale potvrdili předpoklad, že v takové hloubce je možná existence živých bytostí.

Ke studiu Marianského příkopu jsme se brzy nevrátili – další ponor se uskutečnil až v roce 1995. Bezpilotní japonská sonda Kaiko klesla ke dnu a zaznamenala hloubku 10 911 metrů. Stále to nepřekonalo výsledek v Terstu, ale vytvořilo hloubkový rekord pro bezpilotní podvodní vozidla. Kromě toho Kaiko fotografoval a natáčel řadu organismů, různých krevet a trubicových červů. Mimochodem, Kaiko za svůj život objevil asi 350 nových druhů živých bytostí, ale jeho osud byl smutný – v květnu 2003 robot zmizel během tajfunu.

Již v novém století, 31. května 2009, se na dno Mariánského příkopu potopil americký automatický aparát Nereus. Celkově to byl třetí ponor do Challenger Deep a druhý bezpilotní. Na rozdíl od svého japonského předchůdce dostal batyskaf Nereus maximální míru volnosti pohybu – s lodí byl spojen optickým kabelem o tloušťce pouze jeden milimetr. Zařízení sestoupilo do hloubky 10 902 metrů, kde po dobu 10 hodin pořizovalo videa, fotografie a sbíralo vzorky dnových sedimentů.

Cesta do středu Země: Hvězda plave

V roce 2012 se uskutečnil snad „nejhvězdnější“ ponor na dno Marianského příkopu. James Cameron, hollywoodský režisér, autor filmů „Terminátor“, „Titanic“ a „Avatar“, zamířil sám do Propasti Challenger. Říká se, že myšlenka na potápění k němu přišla během natáčení filmu „The Abyss“.

Cameronův batyskaf, zvaný Deepsea Challenger, byl vybaven v nejlepších hollywoodských tradicích – videokamerami pro 3D natáčení, speciální osvětlovací technikou, konstrukcí z kompozitních materiálů, joysticky pro ovládání. Ponoření zařízení trvalo 2 hodiny 37 minut. Neprorazilo „oficiální dno“ – dosáhlo hloubky 10 898 metrů. V Mariánském příkopu, jak řekl filmový režisér, neviděl jediného živého tvora většího než 2,5 cm, nicméně záběry nepřišly vniveč – záběry tvořily základ populárně vědeckého filmu „James Cameron: Cesta do centra Země“ (2012).

Bathyscaphe Deepsea Challenger. Mark Thiessen/National Geographic

Tím však „hvězda“ plave do středu Země neskončila. Naposledy, 7. června 2020, se Katherine Sullivan ponořila na dno Marianského příkopu. A v tomto případě je host skutečně hvězdný. Katherine Sullivan je americká astronautka, první Američanka, která se procházela ve vesmíru. Dne 7. června 2020 se tak stala prvním člověkem, který navštívil vesmír i samotné dno oceánu.

Expedici zorganizoval podnikatel a průzkumník Victor Vescovo. Před rokem již provedl několik samostatných ponorů na dno Marianského příkopu. Poté byla zaznamenána hloubka 10 927 metrů a během ponoru byly objeveny čtyři nové druhy korýšů. Jeho možná nejzajímavějším nálezem na dně Mariánského příkopu byl ale plastový sáček, který lidstvu opět připomněl vážné znečištění světového oceánu.

Hydrospace odysea ruského “Vityazu”

Letos na jaře pandemie koronaviru nezabránila ruským specialistům poslat další expedici na dno Mariánského příkopu. 8. května 2020 se tak autonomní podvodní vozidlo Vityaz-D poprvé ponořilo do nejhlubšího bodu Světového oceánu. Je pojmenován po stejné výzkumné lodi „Vityaz“, která v roce 1957 zaznamenala maximální hloubku příkopu Mariana.

Komplex Vityaz-D se skládá ze samotného modulu sestupu, komunikační a navigační stanice na dně hlubokého moře, jakož i sad lodí a pomocných zařízení. Prostřednictvím hydroakustického kanálu udržují podvodní vozidlo a spodní stanice komunikaci s nosným plavidlem v reálném čase.

Foto: Nadace pro pokročilé studium

Na rozdíl od japonského Kaiko a amerického Nereusu funguje ruský Vityaz zcela autonomně. Jeho řídicí systém využívá prvky umělé inteligence, takže Vityaz-D se dokáže samostatně vyhýbat překážkám a řešit další intelektuální problémy. Ruský Vityaz-D se tak stal prvním plně autonomním neobydleným podvodním vozidlem na světě, které dosáhlo dna Mariánského příkopu.

Během svého prvního ponoru zaznamenal Vityaz-D hloubku 10 028 metrů. Zařízení strávilo na dně asi tři hodiny, během kterých plnilo svou misi pod kontrolou z nosného plavidla. Za tímto účelem je Vityaz-D vybaven echoloty, hydroakustickými navigačními a komunikačními pomůckami, sonary pro boční skenování, kamerami a dalším výzkumným zařízením. Pro focení a natáčení videa byla použita zejména unikátní kamera KT-1200, vyvinutá závodem Energia holdingu Ruselectronics. Jak poznamenávají vývojáři, jedná se o jediný domácí fotoaparát, který je schopen pracovat při tlaku více než 60 megapascalů. Provozní hydrostatický tlak KT-1200 je 127,7 megapascalů. Lze jej tedy použít v hloubkách až 12 tisíc metrů. Kamera poskytuje snímky ve formátu 2K s pozorovacím úhlem 65 stupňů.

Fotoaparát KT-1200. Foto: Ruselecttronics

Nejen fotoaparát, ale také všechny ostatní high-tech komponenty Vityazu jsou vyráběny v tuzemsku. A vše úspěšně prošlo testem. Komplex Vityaz v praxi prokázal, že je schopen operovat v extrémních hloubkách – provádí průzkumné a vyhledávací a batymetrické průzkumy, odebírá vzorky půdy dna, sonarové průzkumy topografie dna a měří hydrofyzikální parametry mořského prostředí. Očekává se, že v budoucnu bude na bázi Vityaz vytvořena celá řada hlubokomořských vozidel, a to i pro námořnictvo.

Události s tím související

U počátků kosmovize

„Engine“ pro internet věcí