Care sunt gropile oceanice?

Gropile oceanice sunt abisuri pe fundul mării care sunt formate ca urmare a activității plăcilor tectonice ale Pământului, care, atunci când converg unul, sunt împinse sub cealaltă.

Aceste depresiuni în formă de V, lungi și înguste, sunt cele mai adânci părți ale oceanului și se găsesc în întreaga lume, ajungând la adâncimi de aproximativ 10 kilometri sub nivelul mării.

În Oceanul Pacific sunt cele mai adânci cariere și fac parte din așa-numitul "Ring of Fire" care include și vulcani activi și zone de cutremur.

Cea mai adâncă adâncime oceanică se află în apropierea Insulelor Marinas, cu o lungime mai mare de 1.580 mile sau 2.542 de kilometri, de 5 ori mai mare decât Grand Canyon din Colorado, Statele Unite și în medie de numai 43 de mile 69 de kilometri lățime.

Acolo, este situată aburul Challenger, care la 10 911 metri este cea mai adâncă parte a oceanului. De asemenea, mormintele Tonga, Kuriles, Kermadec și Filipine sunt adâncime mai mare de 10.000 de metri.

În comparație, Muntele Everest are o înălțime de 8.848 de metri deasupra nivelului mării, ceea ce înseamnă că pârâul Mariana, în partea sa cea mai adâncă, este mai mult de 2.000 de metri adâncime.

Gropile oceanice ocupă cel mai adânc strat al oceanului. Presiunea intensă, lipsa luminii solare și temperaturile frigidite ale acestui loc îl fac unul dintre cele mai unice habitate de pe Pământ.

Cum se formează tranșele oceanice?

Gropile sunt formate prin subducție, un proces geofizic în care se converg două sau mai multe plăci tectonice ale Pământului, iar cea mai veche și cea mai densă este împinsă sub placa mai ușoară, determinând podeaua mării și crusta exterioară (litosfera) curbează și formează o pantă, o depresiune în formă de V.

Zonele de subducție

Cu alte cuvinte, atunci când marginea unei plăci tectonice dense se întâlnește cu marginea plăcii tectonice mai puțin densă, placa mai densă se îndoaie în jos. Acest tip de graniță între straturile litosferei se numește convergentă. Locul unde este subductată placa densă se numește zona de subducție.

Procesul de subducție face gropile dinamice elemente geologice, fiind responsabile pentru o parte semnificativă a activității seismice a Pământului și sunt adesea epicentrul cutremurelor mari, printre care unele dintre cele mai mari cutremure înregistrate.

Unele șanțuri oceanice sunt formate prin subducția dintre o placă care poartă o crustă continentală și o placă care poartă o crustă oceanică. Crusta continentală plutește mereu mai mult decât scoarța oceanică și aceasta din urmă va fi întotdeauna supusă.

Cele mai cunoscute tranșee oceanice sunt rezultatul acestei limite între plăcile convergente. Trenchul Peru-Chile de pe coasta de vest a Americii de Sud este format din crusta oceanică a plăcii Nazca, care se află sub crusta continentală a plăcii din America de Sud.

Șanțul Ryukyu, care se extinde din sudul Japoniei, este format astfel încât scoarța oceanică a plachetelor filipineze să se subducă sub crusta continentală a plăcii eurasiatice.

Rar oceanic gropi pot fi formate atunci când două plăci care poartă crustă continentală îndeplinesc. Trenchul Marianas, în Oceanul Pacific de Sud, se formează atunci când placa impunătoare din Pacific este supusă sub placa cea mai mică și mai puțin densă din Filipine.

Într-o zonă de subducție, o parte din materialul topit, care anterior era podeaua mării, este de obicei ridicată prin vulcani situați în apropierea carierei. Vulcanii creează adesea arcuri vulcanice, o insulă de lanț montan care se află paralel cu groapa.

Pădurea Aleuțiană este formată acolo unde placa din Pacific se află sub placa nord-americană din regiunea arctică dintre statul Alaska din Statele Unite și regiunea rusă Siberia. Insulele Aleutian formează un arc vulcanic care părăsește peninsula Alaska și la nord de trecul Aleutian.

Nu toate tranșele oceanice se află în Pacific. Trenchul Puerto Rico este o depresiune tectonică complexă formată parțial de zona de subducție a Antilelor Mici. Aici, scoarța oceanică a plăcii enorme din America de Nord este supusă sub crusta oceanică a celei mai mici plăci din Caraibe.

De ce sunt transeele oceanice importante?

Cunoașterea tranșelor oceanice este limitată datorită adâncimii și amplasării sale la distanță, însă oamenii de știință știu că ei joacă un rol semnificativ în viața noastră pe continent.

O mare parte a activității seismice a Pământului are loc în zonele de subducție, care pot avea un efect devastator asupra comunităților de coastă și chiar mai mult asupra economiei globale.

Cutremurele de pe podeaua maritimă generate în zonele de subducție au fost responsabile de tsunami-ul din Oceanul Indian în 2004 și de cutremurul Tohoku și tsunami din Japonia în 2011.

Studiind tranșele oceanice, oamenii de știință pot înțelege procesul fizic al subducerii și cauzele acestor dezastre naturale devastatoare.

Studiul carierelor oferă, de asemenea, cercetătorilor o înțelegere a formelor noi și diverse de adaptare a organismelor din adâncurile mării la mediul lor, care pot constitui cheia progreselor biologice și biomedicale.

Studierea modului în care organismele de mare adâncime s-au adaptat vieții în mediile lor dure pot contribui la înțelegerea în mai multe domenii de cercetare, de la tratamentele pentru diabet până la îmbunătățirea detergenților.

Cercetătorii au descoperit deja microbi care locuiesc în aerisire hidrotermală în abisul marin, care au potențial ca noi forme de antibiotice și medicamente pentru cancer.

Astfel de adaptări pot de asemenea să dețină cheia înțelegerii originii vieții în ocean, deoarece oamenii de știință examinează genetica acestor organisme pentru a pune împreună puzzle-ul povestii despre modul în care viața se extinde între ecosistemele izolate și, eventual, prin oceanele lumii.

Cercetările recente au arătat, de asemenea, cantități neașteptate și mari de material de carbon acumulate în cariere, ceea ce ar putea sugera că aceste regiuni joacă un rol semnificativ în climatul Pământului.

Acest carbon este confiscat în mantaua Pământului prin subducție sau consumat de bacterii în groapă.

Această descoperire prezintă oportunități de investigare a rolului gropilor atât ca sursă (prin vulcani și alte procese), cât și ca rezervor al ciclului carbon al planetei, care poate influența modul în care oamenii de știință înțeleg și prezică eventual impactul gazelor cu efect de seră generate de oameni și schimbările climatice.

Dezvoltarea de noi tehnologii din adâncurile mării, de la submersibile la camere și senzori și samplere, va oferi oamenilor de știință mari oportunități de a investiga sistematic ecosistemele carierelor pentru perioade lungi de timp.

Acest lucru ne va da în cele din urmă o mai bună înțelegere a cutremurelor și a proceselor geofizice, vom revizui modul în care oamenii de știință înțeleg ciclul global al carbonului, vor oferi modalități de cercetare biomedicală și ar putea contribui la noi perspective asupra evoluției vieții pe Pământ.

Aceleași progrese tehnologice vor crea noi capacități pentru oamenii de știință de a studia oceanul în ansamblu, de la țărmurile îndepărtate până la Oceanul Arctic acoperit de gheață.

Viața în tranșele oceanice

Șanțurile oceanice se numără printre cele mai ostile habitate de pe pământ. Presiunea este de peste 1.000 de ori în raport cu suprafața și temperatura apei este puțin peste punctul de îngheț. Poate mai important, lumina soarelui nu pătrunde în tranșee oceanice mai profunde, făcând fotosinteza imposibilă.

Organismele care trăiesc în tranșele oceanice au evoluat cu adaptări neobișnuite pentru a se dezvolta în aceste canioane reci și întunecate.

Comportamentul său este un test al așa-numitei "ipoteze de interacțiune vizuală" care spune că cu cât este mai mare vizibilitatea unui organism, cu atât este mai mare energia pe care trebuie să o cheltuiască pentru a vâna prada sau a respinge prădătorii. În general, viața în tranșele oceanelor întunecate este izolată și în mișcare lentă.

presiune

Presiunea din partea de jos a abisului Challenger, cel mai adânc loc de pe pământ, este de 703 de kilograme pe metru pătrat (8 tone pe metru pătrat). Marile animale marine, cum ar fi rechinii și balenele, nu pot trăi în această profunzime copleșitoare.

Multe organisme care se dezvoltă în aceste medii de înaltă presiune nu au organe care se umple cu gaze, cum ar fi plămânii. Aceste organisme, multe legate de peștii de mare sau meduze, sunt făcute în cea mai mare parte din apă și din material gelatos care nu pot fi zdrobite la fel de ușor ca plămânii sau oasele.

Multe dintre aceste creaturi navighează adâncurile suficient de bine pentru a face o migrare verticală de peste 1000 de metri de fundul puțului în fiecare zi.

Chiar și peștii din carierele profunde sunt gelatinoși. Multe specii de pești de melci cu capete de bec, de exemplu, trăiesc în partea de jos a șanțului Mariana. Corpurile acestor pești au fost comparate cu batistele de unică folosință.

Întunecată și profundă

Șanțurile oceanice mici au o presiune mai mică, dar pot fi încă în afara zonei de lumină a soarelui, unde lumina pătrunde în apă.

Multe pești s-au adaptat vieții în aceste gropi de oceane întunecate. Unii utilizează bioluminescența, adică produc propria lor lumină pentru a trăi pentru a-și atrage prada, a găsi un partener sau a respinge prădătorul.

Rețele alimentare

Fără fotosinteza, comunitățile marine depind în primul rând de două surse neobișnuite de nutrienți.

Primul este "zăpada marină". Zăpada de mare este căderea continuă a materialului organic de la înălțimile din coloana de apă. Zăpada de mare este în mare parte deșeuri, inclusiv excrementele și rămășițele unor organisme moarte, cum ar fi pește sau alge marine. Această zăpadă marină bogată în nutrienți alimentează animale cum ar fi castraveții de mare sau vampirii de calmar.

O altă sursă de nutrienți pentru țesuturile alimentare din șanțurile oceanice nu provine din fotosinteză ci din chemosinteză. Chemosinteza este procesul în care organismele din șanțul oceanului, cum ar fi bacteriile, transformă compușii chimici în nutrienți organici.

Compușii chimici utilizați în chemosinteză sunt metanul sau dioxidul de carbon expulzat din orificii hidrotermale care eliberează gazele și fluidele fierbinți și toxice în apa rece din ocean. Un animal obișnuit care depinde de bacterii de chemosinteză pentru obținerea alimentelor este viermelul cu tuburi gigant.

Explorarea mormintelor

Găurile oceanice rămân unul dintre cele mai evazive și puțin cunoscute habitate marine. Pana in 1950, multi oceanografi au crezut ca aceste gropi erau medii neschimbate aproape de a fi fara viata. Chiar și astăzi, o mare parte din cercetarea în tranșee oceanice se bazează pe eșantioane de podea marină și expediții fotografice.

Aceasta se schimbă lent, pe măsură ce exploratorii se sapă adânc, literalmente. Abisul Challenger, aflat în partea de jos a șanțului Marianas, se află adânc în Oceanul Pacific aproape de insula Guam.

Doar trei persoane au vizitat aburul Challenger, cea mai profundă groapă oceanică din lume: un echipaj comun franco-american (Jacques Piccard și Don Walsh) în 1960, ajungând la o adâncime de 10.916 de metri, iar exploratorul în reședința National Geographic James Cameron în 2012 ajungând la 10.984 metri (Două alte expediții fără pilot au explorat, de asemenea, Abyss Challenger).

Ingineria submersibililor pentru explorarea tranșelor oceanice prezintă un mare set de provocări unice.

Submersibilele trebuie să fie incredibil de puternice și rezistente la luptă cu curenți puternici ai oceanelor, vizibilitate zero și presiune mare dinspre Mariana Trench.

Dezvoltarea ingineriei pentru transportul persoanelor în condiții de siguranță, precum și echipamentul delicat, reprezintă în continuare o provocare majoră. Submarinul care la dus pe Piccard și pe Walsh în abisul Challenger, extraordinarul Trieste, era o navă neobișnuită cunoscută sub numele de bathyscaphe (submarin pentru explorarea adâncimii oceanului).

Cameron submersibil, Deepsea Challenger, a abordat cu succes provocările de inginerie în moduri inovatoare. Pentru a combate curenții de adâncime, submarinul a fost proiectat să se rotească încet în timp ce cobora.

Luminile din submarin nu erau becuri incandescentă sau fluorescente, ci aranjamente de LED-uri mici care au luminat o suprafață de aproximativ 30 de metri.

Poate chiar mai uimitor, Deepsea Challenger în sine a fost conceput pentru a fi comprimat. Cameron și echipa sa au creat o spumă de sticlă sintetică care a permis comprimarea vehiculului sub presiunea oceanului. Deepsea Challenger a revenit la suprafață cu 7, 6 centimetri mai mică decât atunci când a coborât.