Während Tausende von Menschen den höchsten Punkt der Welt, den Everest, besucht haben, sind nur drei auf den Grund des Marianengrabens hinabgestiegen. Dies ist der am wenigsten erforschte Ort auf der Erde, es gibt viele Geheimnisse um ihn herum. Letzte Woche fanden Geologen heraus, dass über eine Million Jahre lang 79 Millionen Tonnen Wasser durch die Verwerfung am Boden der Vertiefung in die Eingeweide der Erde eindrangen. Was danach mit ihr passiert ist, ist unbekannt. "Hi-Tech" spricht über die geologische Struktur des tiefsten Punktes des Planeten und die seltsamen Prozesse, die am Boden stattfinden.
Ohne Sonnenstrahlen und unter kolossalem Druck
Der Marianengraben ist kein vertikaler Abgrund. Dies ist ein sichelförmiger Graben, der sich über 2,5 Tausend Kilometer östlich der Philippinen und westlich von Guam, USA, erstreckt. Der tiefste Punkt der Depression, der Challenger Deep, liegt 11 km von der Oberfläche des Pazifischen Ozeans entfernt. Wenn der Everest am Grund der Senke wäre, wäre er nicht 2,1 km vom Meeresspiegel entfernt gewesen.
Karte des Marianengrabens.
Der Marianengraben (wie das Becken auch allgemein genannt wird) ist Teil eines globalen Netzwerks von Trögen, die den Meeresboden überqueren und aufgrund alter geologischer Ereignisse entstanden sind. Sie entstehen, wenn zwei tektonische Platten kollidieren, wenn eine Schicht unter die andere sinkt und in den Erdmantel gelangt.
Der Unterwassergraben wurde vom britischen Forschungsschiff Challenger während der ersten globalen ozeanografischen Expedition entdeckt. 1875 versuchten Wissenschaftler, die Tiefe mit einem Diploten zu messen - einem Seil mit einem daran gebundenen Gewicht und Messmarkierungen. Das Seil reichte nur für 4.475 Faden (8.367 m). Fast hundert Jahre später kehrte der Challenger II mit einem Echolot in den Marianengraben zurück und stellte den aktuellen Tiefenwert von 10.994 m ein.
Der Boden des Marianengrabens ist in ewiger Dunkelheit verborgen - die Sonnenstrahlen dringen nicht so tief ein. Die Temperatur liegt nur wenige Grad über dem Gefrierpunkt - und nahe am Gefrierpunkt. Der Druck im Challenger Abyss beträgt 108,6 MPa, was ungefähr dem 1.072-fachen des normalen Luftdrucks auf Meereshöhe entspricht. Dies ist das Fünffache des Drucks, der erzeugt wird, wenn eine Kugel auf ein kugelsicheres Objekt trifft, und entspricht ungefähr dem Druck in einem Polyethylensynthesereaktor. Aber die Leute haben einen Weg gefunden, um auf den Grund zu gehen.
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Mann unten
Die ersten Leute, die den Challenger Abyss besuchten, waren das amerikanische Militär Jacques Piccard und Don Walsh. 1960 stiegen sie in der Bathyscaphe von Triest in fünf Stunden auf 10.918 m ab. An dieser Stelle verbrachten die Forscher 20 Minuten und sahen wegen der vom Apparat aufgewirbelten Schlammwolken fast nichts. Bis auf den Flunderfisch, der vom Scheinwerferlicht getroffen wurde. Das Leben unter solch hohem Druck zu haben, war eine wichtige Entdeckung für die Mission.
Vor Piccard und Walsh glaubten Wissenschaftler, dass Fische im Marianengraben nicht leben könnten. Der Druck darin ist so groß, dass Kalzium nur in flüssiger Form vorliegen kann. Dies bedeutet, dass sich die Knochen der Wirbeltiere buchstäblich auflösen müssen. Keine Knochen, kein Fisch. Aber die Natur hat Wissenschaftlern gezeigt, dass sie falsch liegen: Lebende Organismen können sich auch an solche unerträglichen Bedingungen anpassen.
Viele lebende Organismen im Challenger-Abgrund wurden von der Deepsea Challenger-Bathyscaphe entdeckt, auf der Regisseur James Cameron 2012 auf den Grund des Marianengrabens hinunterging. In Bodenapparaten, die mit dem Gerät entnommen wurden, haben Wissenschaftler 200 Arten von Wirbellosen und am Boden der Vertiefung seltsame durchscheinende Garnelen und Krabben gefunden.
In einer Tiefe von 8000 Metern entdeckte die Bathyscaphe den tiefsten Fisch - einen neuen Vertreter der Arten der Lipar- oder Seeschnecken. Der Kopf des Fisches ähnelt dem eines Hundes und sein Körper ist sehr dünn und elastisch - während er sich bewegt, ähnelt er einer durchscheinenden Serviette, die von der Strömung getragen wird.
Einige hundert Meter tiefer gibt es riesige zehn Zentimeter große Amöben, die Xenophyophore genannt werden. Diese Organismen zeigen eine erstaunliche Resistenz gegen verschiedene Elemente und Chemikalien wie Quecksilber, Uran und Blei, die andere Tiere oder Menschen innerhalb von Minuten töten würden.
Wissenschaftler glauben, dass es in der Tiefe noch viel mehr Arten gibt, die auf ihre Entdeckung warten. Darüber hinaus ist immer noch nicht klar, wie solche Mikroorganismen - Extremophile - unter solch extremen Bedingungen überleben können.
Die Antwort auf diese Frage wird zu einem Durchbruch in der Biomedizin und Biotechnologie führen und dazu beitragen, zu verstehen, wie das Leben auf der Erde begann. Zum Beispiel glauben Forscher der Universität von Hawaii, dass thermische Schlammvulkane in der Nähe der Depression Bedingungen für das Überleben der ersten Organismen auf dem Planeten geschaffen haben könnten.
Vulkane am Boden des Marianengrabens.
Was ist der Riss?
Die Vertiefung verdankt ihre Tiefe dem Bruch zweier tektonischer Platten - die pazifische Schicht verläuft unter dem Filipino und bildet einen tiefen Graben. Die Regionen, in denen solche geologischen Ereignisse aufgetreten sind, werden als Subduktionszone bezeichnet.
Jede Platte ist fast 100 km dick und der Fehler ist mindestens 700 km vom tiefsten Punkt der Challenger Deep entfernt. „Dies ist ein Eisberg. Der Mann war noch nicht einmal an der Spitze - 11 ist nichts im Vergleich zu 700, die sich in der Tiefe verstecken. Der Marianengraben ist die Grenze zwischen den Grenzen menschlichen Wissens und einer Realität, die für Menschen unzugänglich ist “, sagt der Geophysiker Robert Stern von der University of Texas.
Platten am Boden des Marianengrabens.
Wissenschaftler schlagen vor, dass große Wassermengen durch die Subduktionszone in den Erdmantel gelangen - die Felsen an den Grenzen der Verwerfungen wirken wie Schwämme, absorbieren Wasser und transportieren es in die Eingeweide des Planeten. Infolgedessen befindet sich der Stoff in einer Tiefe von 20 bis 100 km unter dem Meeresboden.
Geologen der University of Washington stellten fest, dass in den letzten Millionen Jahren mehr als 79 Millionen Tonnen Wasser durch die Verbindungsstelle in die Eingeweide der Erde fielen - dies ist das 4,3-fache der vorherigen Schätzungen.
Die Hauptfrage ist, was mit dem Wasser im Darm passiert. Es wird angenommen, dass Vulkane den Wasserkreislauf schließen und bei Eruptionen Wasser als Wasserdampf in die Atmosphäre zurückführen. Diese Theorie wurde durch frühere Messungen der in den Mantel eintretenden Wasservolumina gestützt. In die Atmosphäre emittierte Vulkane entsprechen ungefähr dem absorbierten Volumen.
Neue Forschungen widerlegen diese Theorie - Berechnungen legen nahe, dass die Erde mehr Wasser absorbiert als zurückkehrt. Und das ist wirklich seltsam - angesichts der Tatsache, dass der Pegel des Weltozeans in den letzten hundert Jahren nicht nur nicht gesunken ist, sondern um mehrere Zentimeter gewachsen ist.
Eine mögliche Lösung besteht darin, die Theorie der gleichen Bandbreite aller Subduktionszonen auf der Erde aufzugeben. Die Bedingungen im Marianengraben sind wahrscheinlich extremer als in anderen Teilen des Planeten, und durch den Riss in der Challenger Deep sickert mehr Wasser ins Innere.
„Hängt die Wassermenge von den strukturellen Merkmalen der Subduktionszone ab, zum Beispiel vom Biegewinkel der Platten? Wir gehen davon aus, dass es in Alaska und Lateinamerika ähnliche Fehler gibt, aber bisher konnte der Mensch keine tiefere Struktur als den Marianengraben finden “, fügte der Hauptautor Doug Vines hinzu.
Das in den Eingeweiden der Erde verborgene Wasser ist nicht das einzige Geheimnis des Marianengrabens. Die US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) nennt die Region einen Vergnügungspark für Geologen.
Dies ist der einzige Ort auf dem Planeten, an dem Kohlendioxid in flüssiger Form vorliegt. Es wird von mehreren U-Boot-Vulkanen außerhalb des Okinawa-Trogs in der Nähe von Taiwan ausgeworfen.
In einer Tiefe von 414 m im Marianengraben befindet sich der Daikoku-Vulkan, ein See aus reinem Schwefel in flüssiger Form, der bei einer Temperatur von 187 ° C ständig siedet. 6 km unterhalb befinden sich geothermische Quellen, die Wasser mit einer Temperatur von 450 ° C abgeben. Dieses Wasser kocht jedoch nicht - der Prozess wird durch den Druck einer 6,5 Kilometer langen Wassersäule behindert.
Der Meeresboden wurde heute vom Menschen weniger untersucht als der Mond. Wahrscheinlich werden Wissenschaftler in der Lage sein, Fehler zu erkennen, die tiefer als der Marianengraben liegen, oder zumindest seine Struktur und Merkmale zu untersuchen.
