Mariana-árok: hová megy a több tonna víz?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Míg több ezer ember kereste fel a bolygó legmagasabb pontját, az Everestet, csak hárman ereszkedtek le a Mariana-árok aljára. Ez a legkevésbé feltárt hely a Földön, sok rejtély van körülötte. A múlt héten a geológusok azt találták, hogy több mint egymillió év alatt 79 millió tonna víz hatolt be a mélyedés alján lévő törésen keresztül a Föld beleibe.

Hogy ezután mi történt vele, nem tudni. A "Hi-tech" a bolygó legalacsonyabb pontjának geológiai felépítéséről és az alján zajló furcsa folyamatokról beszél.

Napsugarak nélkül és kolosszális nyomás alatt

A Mariana-árok nem függőleges szakadék. Ez egy félhold alakú árok, amely 2500 km-en keresztül húzódik a Fülöp-szigetektől keletre és Guamtól nyugatra. A mélyedés legmélyebb pontja, a Challenger Deep 11 km-re van a Csendes-óceán felszínétől. Az Everest, ha a mélyedés alján lenne, nem lett volna 2,1 km-re a tengerszinttől.

A Mariana-árok térképe.

A Mariana-árok (ahogyan az árkot is nevezik) a tengerfenéket átszelő vályúk globális hálózatának része, amely az ősi geológiai események eredményeként jött létre. Két tektonikus lemez ütközésekor keletkeznek, amikor az egyik réteg a másik alá süllyed és a Föld köpenyébe kerül.

A víz alatti árkot a Challenger brit kutatóhajó fedezte fel az első globális oceanográfiai expedíció során. 1875-ben a tudósok megpróbálták megmérni a mélységet egy diplottal - egy kötéllel, amelyhez súllyal és méter jelölésekkel kötötték. A kötél mindössze 4475 ölre (8367 m) volt elég. Majdnem száz évvel később a Challenger II visszhangszondával visszatért a Mariana-árokba, és beállította a jelenlegi 10 994 méteres mélységértéket.

A Mariana-árok alja örök sötétségben rejtőzik - a nap sugarai nem hatolnak be ilyen mélységbe. A hőmérséklet csak néhány fokkal van nulla felett – és fagypont közelében van. A Challenger Abyss nyomása 108,6 MPa, ami körülbelül 1072-szerese a tengerszinti normál légköri nyomásnak. Ez ötszöröse annak a nyomásnak, amely akkor keletkezik, amikor egy golyó eltalál egy golyóálló tárgyat, és megközelítőleg megegyezik a polietilén szintézisreaktoron belüli nyomással. De az emberek megtalálták a módját, hogy eljussanak a mélyre.

Ember alul

Az első emberek, akik meglátogatták a Challenger Abyss-t, az amerikai katonaság, Jacques Piccard és Don Walsh voltak. 1960-ban a "Trieszt" batiszkáfban öt óra alatt ereszkedtek le 10 918 méter magasra. Ennél a pontnál a kutatók 20 percet töltöttek, és szinte semmit sem láttak a berendezés által felemelt iszapfelhők miatt. Kivéve a lepényhalat, amelyet a reflektorfény érte. Az, hogy az élet ilyen nagy nyomás alatt volt, nagy felfedezés volt a küldetés számára.

Piccard és Walsh előtt a tudósok úgy vélték, hogy a halak nem élhetnek a Mariana-árokban. Olyan nagy a nyomás benne, hogy a kalcium csak folyékony formában létezhet. Ez azt jelenti, hogy a gerincesek csontjainak szó szerint fel kell oldódniuk. Se csont, se hal. A természet azonban megmutatta a tudósoknak, hogy tévednek: az élő szervezetek még az ilyen elviselhetetlen körülményekhez is képesek alkalmazkodni.

A Challenger Abyssben számos élő szervezetet fedezett fel a Deepsea Challenger batiszkáf, amelyen 2012-ben James Cameron rendező lement a Mariana-árok aljába. A készülék által vett talajmintákban a tudósok 200 gerinctelen fajt találtak, a mélyedés alján pedig furcsa áttetsző garnélarákokat és rákokat.

8 ezer méteres mélységben a batiszkáf felfedezte a legmélyebb halat - a lipar vagy tengeri meztelen csigák fajának új képviselőjét. A hal feje egy kutyához hasonlít, teste pedig nagyon vékony és rugalmas – mozgás közben egy áttetsző szalvétára hasonlít, amelyet az áram hordoz.

Néhány száz méterrel lejjebb hatalmas, tíz centiméteres amőbák találhatók, amelyeket xenophyophoroknak neveznek. Ezek az organizmusok elképesztő ellenállást mutatnak számos elemmel és vegyi anyaggal, például higannyal, uránnal és ólommal szemben, amelyek percek alatt megölnének más állatokat vagy embereket.

A tudósok úgy vélik, hogy a mélységben sokkal több faj van, amelyek felfedezésre várnak. Ráadásul még mindig nem világos, hogy az ilyen mikroorganizmusok – extremofilek – hogyan maradhatnak életben ilyen szélsőséges körülmények között.

A kérdésre adott válasz áttöréshez vezet a biomedicinában és a biotechnológiában, és segít megérteni, hogyan kezdődött az élet a Földön. A Hawaii Egyetem kutatói például úgy vélik, hogy a mélyedés közelében lévő termikus iszapvulkánok biztosíthatták a feltételeket a bolygó első élőlényeinek túléléséhez.

Vulkánok a Mariana-árok alján.

Mi a szakadás?

A mélyedés két tektonikus lemez törésének köszönhető - a csendes-óceáni réteg a filippínó alá megy, és mély árkot képez. Azokat a régiókat, ahol ilyen geológiai események történtek, szubdukciós zónának nevezzük.

Mindegyik lemez közel 100 km vastag, és a hiba legalább 700 km mélyen van a Challenger Abyss legalacsonyabb pontjától. „Ez egy jéghegy. A férfi még csak nem is volt a csúcson – a 11 semmi ahhoz képest, hogy 700 a mélyben bujkált. A Mariana-árok a határvonal az emberi tudás határai és az ember számára hozzáférhetetlen valóság között” – mondja Robert Stern, a Texasi Egyetem geofizikusa.

Lapok a Mariana-árok alján.

A tudósok azt sugallják, hogy a víz nagy mennyiségben jut be a Föld köpenyébe a szubdukciós zónán keresztül - a hibák határán lévő kőzetek szivacsként működnek, felszívják a vizet, és a bolygó belébe szállítják. Ennek eredményeként az anyag a tengerfenék alatt 20-100 km-es mélységben található.

A Washingtoni Egyetem geológusai megállapították, hogy az elmúlt millió év során több mint 79 millió tonna víz került a föld belsejébe a csomóponton keresztül - ez 4,3-szor több, mint a korábbi becslések.

A fő kérdés az, hogy mi történik a belekben lévő vízzel. Úgy tartják, hogy a vulkánok lezárják a víz körforgását, és a vizet vízgőzként juttatják vissza a légkörbe a kitörések során. Ezt az elméletet alátámasztották a köpenybe belépő víz térfogatának korábbi mérései. A légkörbe kibocsátott vulkánok megközelítőleg megegyeznek az elnyelt térfogattal.

Egy új tanulmány cáfolja ezt az elméletet – a számítások szerint a Föld több vizet nyel el, mint amennyit visszaad. És ez valóban furcsa – tekintve, hogy a Világóceán szintje az elmúlt néhány száz évben nemhogy nem csökkent, hanem több centiméterrel nőtt.

Egy lehetséges megoldás az, hogy elvetjük a Föld összes szubdukciós zónájának egyenlő sávszélességére vonatkozó elméletet. A Mariana-árokban a körülmények valószínűleg szélsőségesebbek lesznek, mint a bolygó más részein, és több víz szivárog át a Challenger-mélység hasadékán.

„A víz mennyisége függ a szubdukciós zóna szerkezeti jellemzőitől, például a lemezek hajlítási szögétől? Feltételezzük, hogy Alaszkában és Latin-Amerikában is léteznek hasonló hibák, de az ember eddig nem tudott mélyebb szerkezetet találni, mint a Mariana-árok” – tette hozzá Doug Vines, a vezető szerző.

A Mariana-árok nem egyedüli rejtélye a Föld belsejében megbúvó víz. Az Egyesült Államok Nemzeti Óceán- és Légkörkutató Hivatala (NOAA) a régiót a geológusok vidámparkjának nevezi.

Ez az egyetlen hely a bolygón, ahol a szén-dioxid folyékony formában létezik. Több tengeralattjáró vulkán löki ki a Tajvan melletti Okinawa-völgyön kívül.

A Mariana-árokban 414 m mélységben található a Daikoku vulkán, amely folyékony halmazállapotú, tiszta kéntartalmú tó, amely állandóan 187 °C-on forr.6 km-rel lejjebb vannak geotermikus források, amelyek 450 ° C-os vizet bocsátanak ki. De ez a víz nem forr – a folyamatot hátráltatja a 6,5 kilométeres vízoszlop nyomása.

Az óceán fenekét ma az ember kevésbé tanulmányozta, mint a Holdat. Valószínűleg a tudósok képesek lesznek felfedezni a Mariana-ároknál mélyebb hibákat, vagy legalább megvizsgálni annak szerkezetét és jellemzőit.