Czym są doły oceaniczne?

The rowy oceaniczne są one otchłaniami w dnie morskim, które powstają w wyniku aktywności płyt tektonicznych Ziemi, że gdy zbiegają się, jedna jest popychana pod drugą.

Te długie i wąskie zagłębienia w kształcie litery V są najgłębszymi częściami oceanu i występują na całym świecie, osiągając głębokość około 10 kilometrów poniżej poziomu morza.

Na Oceanie Spokojnym znajdują się najgłębsze doły i są częścią tak zwanego „Pierścienia Ognia”, który obejmuje również aktywne wulkany i strefy trzęsienia ziemi.

Najgłębsza otchłań oceaniczna to Rów Mariany, położony w pobliżu Wysp Marinów, o długości ponad 1580 mil lub 2,542 km, 5 razy dłuższy niż Wielki Kanion w Kolorado, Stany Zjednoczone i średnio tylko 43 mile ( 69 km szerokości.

Tam znajduje się Otchłań Challengera, która na 10 911 metrach jest najgłębszą częścią oceanu. Podobnie groby Tonga, Kuriles, Kermadec i Filipiny mają ponad 10 000 metrów głębokości.

Dla porównania, Mount Everest ma wysokość 8848 metrów nad poziomem morza, co oznacza, że ​​Rów Mariana w swojej najgłębszej części ma ponad 2000 metrów głębokości.

Doły oceaniczne zajmują najgłębszą warstwę oceanu. Intensywny nacisk, brak światła słonecznego i mroźne temperatury tego miejsca czynią go jednym z najbardziej unikalnych siedlisk na Ziemi.

Jak powstają doły oceaniczne?

Wgłębienia powstają w wyniku subdukcji, procesu geofizycznego, w którym zbiegają się dwie lub więcej płyt tektonicznych Ziemi, a najstarszy i najgęstszy pchany jest pod jaśniejszą płytą powodującą dno morskie i skorupę zewnętrzną (litosfera) Krzywe i tworzą nachylenie, depresja w kształcie litery V..  

Strefy subdukcji

Innymi słowy, kiedy krawędź gęstej płyty tektonicznej spotyka się z krawędzią mniej gęstej płyty tektonicznej, gęstsza płyta pochyla się w dół. Ten typ granicy między warstwami litosfery nazywa się zbieżny. Miejsce, w którym najgęstsza płyta jest subdukowana, nazywane jest strefą subdukcji.

Proces subdukcji sprawia, że ​​doły są dynamicznymi elementami geologicznymi, odpowiedzialnymi za znaczną część aktywności sejsmicznej Ziemi i często są epicentrum dużych trzęsień ziemi, w tym niektórych zarejestrowanych trzęsień ziemi o większej wielkości.

Niektóre rowy oceaniczne powstają w wyniku subdukcji między płytą ze skorupą kontynentalną a płytą ze skorupą oceaniczną. Skorupa kontynentalna zawsze unosi się bardziej niż skorupa oceaniczna, a ta druga zawsze będzie subdukowana.

Najbardziej znane rowy oceaniczne są wynikiem tej granicy między zbieżnymi płytami. Wykop Peru-Chile zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej tworzy skorupa oceaniczna płyty Nazca, która subdukuje pod skorupą kontynentalną płyty Ameryki Południowej.

Wykop Ryukyu, który rozciąga się od południowej Japonii, jest ukształtowany w taki sposób, że skorupa oceaniczna filipińskich płyt subdukty pod skorupą kontynentalną płyty euroazjatyckiej.

Rzadko powstają doły oceaniczne, gdy spotykają się dwie płyty ze skorupą kontynentalną. Rów Marianów na południowym Oceanie Spokojnym powstaje, gdy imponujące półprzewodniki z Pacyfiku pod najmniejszą i najmniej gęstą płytą Filipin.

W strefie subdukcji część stopionego materiału, która wcześniej była dnem morskim, jest zwykle podnoszona przez wulkany znajdujące się w pobliżu dołu. Wulkany często tworzą wulkaniczne łuki, wyspę łańcucha górskiego, która leży równolegle do dołu.

Rów Aleucki powstaje, gdy pod płytą północnoamerykańską w rejonie Arktyki między stanem Alaska w Stanach Zjednoczonych a rosyjskim regionem Syberii znajdują się subdukty płyty pacyficznej. Wyspy Aleuckie tworzą łuk wulkaniczny, który opuszcza Półwysep Alaski i na północ od Rówu Aleuckiego.

Nie wszystkie rowy oceaniczne są na Pacyfiku. Rów z Puerto Rico jest złożonym obniżeniem tektonicznym, które częściowo tworzy strefa subdukcji Małych Antyli. Tutaj skorupa oceaniczna ogromnej płyty Ameryki Północnej jest subdukowana pod skorupą oceaniczną najmniejszej płyty karaibskiej..

Dlaczego rowy oceaniczne są ważne?

Znajomość rowów oceanicznych jest ograniczona ze względu na ich głębokość i oddalenie od lokalizacji, ale naukowcy wiedzą, że odgrywają znaczącą rolę w naszym życiu na lądzie..

Duża część aktywności sejsmicznej na świecie ma miejsce w strefach subdukcji, co może mieć druzgocący wpływ na społeczności przybrzeżne, a jeszcze bardziej na gospodarkę światową.

Trzęsienia ziemi na dnie morza powstałe w strefach subdukcji były odpowiedzialne za tsunami na Oceanie Indyjskim w 2004 r. Oraz trzęsienie ziemi Tohoku i tsunami w Japonii w 2011 r..

Badając rowy oceaniczne, naukowcy mogą zrozumieć fizyczny proces subdukcji i przyczyny tych niszczycielskich katastrof naturalnych.

Badanie pestek pozwala również badaczom zrozumieć nowatorskie i różnorodne formy adaptacji organizmów z głębin morskich do ich środowiska, które mogą zawierać klucz do postępu biologicznego i biomedycznego.

Zbadanie, w jaki sposób organizmy głębinowe przystosowały się do życia w ich trudnych warunkach, może pomóc w pogłębianiu zrozumienia w wielu różnych dziedzinach badań, od leczenia cukrzycy po ulepszanie detergentów.

Naukowcy odkryli już drobnoustroje zamieszkujące otwory hydrotermalne w morskiej otchłani, które mają potencjał jako nowe formy antybiotyków i leków na raka.

Takie adaptacje mogą również mieć kluczowe znaczenie dla zrozumienia pochodzenia życia w oceanie, ponieważ naukowcy badają genetykę tych organizmów, aby połączyć zagadkę historii o tym, jak życie rozszerza się między izolowanymi ekosystemami i ostatecznie poprzez oceany świata.

Ostatnie badania ujawniły również nieoczekiwane i duże ilości materiału węglowego nagromadzonego w dołach, co może sugerować, że regiony te odgrywają znaczącą rolę w klimacie Ziemi.

Węgiel ten jest konfiskowany w płaszczu Ziemi poprzez subdukcję lub pochłanianie przez bakterie z dołu.

Odkrycie to stwarza możliwości dalszego zbadania roli dołów zarówno jako źródła (poprzez wulkany i inne procesy), jak i jako rezerwuar obiegu węgla na planecie, który może wpływać na sposób, w jaki naukowcy ostatecznie rozumieją i przewidują wpływ gazów cieplarnianych wytwarzanych przez ludzi i zmiany klimatu.

Rozwój nowych technologii z głębin morskich, od zanurzalnych do kamer i czujników oraz próbników, zapewni naukowcom ogromne możliwości systematycznego badania ekosystemów dołów przez długi okres czasu.

To w końcu da nam lepsze zrozumienie trzęsień ziemi i procesów geofizycznych, sprawdzi, w jaki sposób naukowcy rozumieją globalny obieg węgla, zapewni możliwości badań biomedycznych i potencjalnie przyczyni się do nowego wglądu w ewolucję życia na Ziemi..

Te same postępy technologiczne stworzą naukowcom nowe możliwości badania całego oceanu, od odległych linii brzegowych do pokrytego lodem Oceanu Arktycznego..

Życie w okopach oceanu

Rowy oceaniczne należą do najbardziej wrogich siedlisk na ziemi. Ciśnienie jest ponad 1000 razy większe od powierzchni, a temperatura wody jest nieco wyższa od temperatury zamarzania. Co ważniejsze, światło słoneczne nie przenika głębszych rowów oceanicznych, co uniemożliwia fotosyntezę.

Organizmy żyjące w okopach oceanicznych ewoluowały z niezwykłymi adaptacjami, które rozwijały się w tych zimnych i ciemnych kanionach.

Jego zachowanie jest testem tak zwanej „hipotezy interakcji wizualnej”, która mówi, że im większa jest widoczność organizmu, tym większa energia musi wydać na polowanie na zdobycz lub odpychanie drapieżników. Ogólnie rzecz biorąc, życie w ciemnych okopach oceanu jest izolowane iw zwolnionym tempie.

Ciśnienie

Ciśnienie na dnie Otchłani Challengera, najgłębszego miejsca na ziemi, wynosi 703 kilogramy na metr kwadratowy (8 ton na cal kwadratowy). Duże zwierzęta morskie, takie jak rekiny i wieloryby, nie mogą żyć na tej głębokości kruszenia.

Wiele organizmów, które rozwijają się w tych środowiskach pod wysokim ciśnieniem, nie ma narządów, które wypełniają się gazami, takimi jak płuca. Te organizmy, wiele związanych z rozgwiazdą lub meduzą, składają się głównie z wody i galaretowatego materiału, którego nie można zmiażdżyć tak łatwo, jak płuca lub kości.

Wiele z tych stworzeń żegluje na głębokościach wystarczająco dobrze, aby każdego dnia przemieszczać się w pionie o ponad 1000 metrów od dna dołu.

Nawet ryby w głębokich dołach są galaretowate. Wiele gatunków ryb ślimakowych z główkami żarówek, na przykład, żyje na dnie rowu Mariana. Ciała tych ryb porównano z jednorazowymi chusteczkami.

Ciemne i głębokie

Płytkie rowy oceaniczne mają mniejszy nacisk, ale nadal mogą znajdować się poza obszarem światła słonecznego, gdzie światło przenika do wody.

Wiele ryb przystosowało się do życia w tych ciemnych dołach oceanicznych. Niektórzy używają bioluminescencji, co oznacza, że ​​produkują własne światło, aby żyć, aby przyciągnąć swoją ofiarę, znaleźć partnera lub odeprzeć drapieżnika.

Sieci żywnościowe

Bez fotosyntezy społeczności morskie zależą przede wszystkim od dwóch niezwykłych źródeł składników odżywczych.

Pierwszy to „śnieg morski”. Śnieg morski jest ciągłym spadkiem materiału organicznego z wysokości w słupie wody. Śnieg morski to głównie odpady, w tym odchody i pozostałości martwych organizmów, takich jak ryby lub wodorosty. Ten bogaty w składniki odżywcze śnieg morski karmi zwierzęta takie jak ogórki morskie lub wampiry kalmary.

Innym źródłem składników odżywczych dla sieci pokarmowych z rowów oceanicznych nie jest fotosynteza, ale chemosynteza. Chemosynteza to proces, w którym organizmy w okopie oceanicznym, takie jak bakterie, przekształcają związki chemiczne w organiczne składniki odżywcze.

Związki chemiczne stosowane w chemosyntezie to metan lub dwutlenek węgla wydalony z otworów hydrotermalnych, które uwalniają swoje gazy i gorące, toksyczne płyny do lodowatej wody oceanu. Popularnym zwierzęciem, które zależy od bakterii chemosyntezy w celu uzyskania pożywienia, jest gigantyczny robak tubowy.

Poznawanie grobów

Doły oceaniczne pozostają jednym z najbardziej nieuchwytnych i mało znanych siedlisk morskich. Do 1950 r. Wielu oceanografów uważało, że te doły były niezmiennym środowiskiem, w którym nie było życia. Nawet dziś większość badań w rowach oceanicznych opiera się na próbkach podłóg morskich i ekspedycjach fotograficznych.

To powoli się zmienia, ponieważ odkrywcy kopią głęboko, dosłownie. Otchłań Challengera na dnie wykopu Marianów leży głęboko w Oceanie Spokojnym w pobliżu wyspy Guam.

Tylko trzy osoby odwiedziły Challenger Abyss, najgłębszą otchłań oceaniczną na świecie: wspólną francusko-amerykańską załogę (Jacques Piccard i Don Walsh) w 1960 roku, osiągając głębokość 10 916 metrów i odkrywca w rezydencji National Geographic James Cameron w 2012 roku dochodząc do 10 984 metrów (dwie inne bezzałogowe ekspedycje zbadały również Otchłań Challengera).

Głębinowa inżynieria do badania rowów oceanicznych stanowi wspaniały zestaw wyjątkowych wyzwań.

Okręty podwodne muszą być niewiarygodnie mocne i odporne na walkę z silnymi prądami oceanicznymi, zerową widzialnością i wielką presją z rowu Marianów.

Opracowanie inżynierii do bezpiecznego transportu ludzi, a także delikatnego sprzętu, jest nadal dużym wyzwaniem. Okręt podwodny, który zabrał Piccarda i Walsha do Otchłani Challengera, niezwykłego Triestu, był niezwykłym naczyniem znanym jako batyskaf (łódź podwodna do odkrywania głębi oceanu).

Głębokie zanurzenie Camerona, Deepsea Challenger, z powodzeniem rozwiązało wyzwania inżynieryjne w innowacyjny sposób. Aby zwalczyć prądy głębinowe, łódź podwodna została zaprojektowana tak, aby obracała się powoli podczas schodzenia.

Światła w łodzi podwodnej nie były żarówkami lub świetlówkami, ale maleńkimi tablicami LED, które oświetlały obszar około 30 metrów.

Być może bardziej zadziwiające, sam Deepsea Challenger został zaprojektowany do kompresji. Cameron i jego zespół stworzyli piankę na bazie syntetycznego szkła, która pozwoliła skompresować pojazd pod ciśnieniem oceanu. Deepsea Challenger powrócił na powierzchnię o 7,6 centymetra mniejszy niż w momencie zejścia.

Referencje

1. n.d.Trenches. Woods Hole Oceanographic Institution. Źródło: 9 stycznia 2017 r.
2. (2015, lipiec 13). Wykop oceanowy. National Geographic Society. Źródło: 9 stycznia 2017 r.
3. n.d.Oceanic trench. ScienceDaily Źródło: 9 stycznia 2017 r.
4. (2016, lipiec). OCEANIC TRENCH. Geologia Ziemi. Źródło: 9 stycznia 2017 r.
5. n.d. Najgłębsza część oceanu. Geology.com Źródło: 9 stycznia 2017 r.
6. Oskin, B. (2014, 8 października). Mariana Trench: The Deepest Depths. Live Science Źródło: 9 stycznia 2017 r.
7. n.d.Ocean rowy. Encyclopedia.com. Źródło: 9 stycznia 2017 r.