תעלת מריאנה: לאן הולכים טונות של מים?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

בעוד שאלפי אנשים ביקרו בנקודה הגבוהה ביותר של כדור הארץ, האוורסט, רק שלושה ירדו לתחתית תעלת מריאנה. זה המקום הכי פחות נחקר על פני כדור הארץ, יש הרבה תעלומות סביבו. בשבוע שעבר, גיאולוגים גילו שבמשך מיליון שנים חדרו 79 מיליון טונות של מים דרך השבר בתחתית השקע לתוך בטן כדור הארץ.

מה קרה לה לאחר מכן לא ידוע. "היי-טק" מדבר על המבנה הגיאולוגי של הנקודה הנמוכה ביותר על פני כדור הארץ ועל התהליכים המוזרים המתרחשים בתחתיתו.

ללא קרני שמש ותחת לחץ אדיר

תעלת מריאנה אינה תהום אנכית. זוהי תעלה בצורת חצי סהר, המשתרעת לאורך 2,500 ק"מ מזרחית לפיליפינים וממערב לגואם, ארה"ב. הנקודה העמוקה ביותר של השקע, עומק הצ'לנג'ר, נמצאת במרחק של 11 ק"מ מפני השטח של האוקיינוס השקט. האוורסט, אם היה בתחתית השפל, לא היה נמצא במרחק של 2, 1 ק"מ לגובה פני הים.

מפה של תעלת מריאנה.

תעלת מריאנה (כפי שנקראת התעלה) היא חלק מרשת עולמית של שקות שחוצות את קרקעית הים ונוצרו כתוצאה מאירועים גיאולוגיים קדומים. הם נוצרים כאשר שני לוחות טקטוניים מתנגשים, כאשר שכבה אחת שוקעת מתחת לשנייה ונכנסת למעטפת כדור הארץ.

התעלה התת-ימית התגלתה על ידי ספינת המחקר הבריטית צ'לנג'ר במהלך המשלחת האוקיינוגרפית העולמית הראשונה. בשנת 1875 ניסו מדענים למדוד את העומק באמצעות דיפלוט - חבל עם משקולת קשורה אליו וסימוני מטר. החבל הספיק רק ל-4,475 אבן (8,367 מ'). כמעט מאה שנים מאוחר יותר, הצ'לנג'ר II חזר לתעלת מריאנה עם קול הד וקבע את ערך העומק הנוכחי של 10,994 מ'.

תחתית תעלת מריאנה חבויה בחושך נצחי - קרני השמש אינן חודרות לעומק כזה. הטמפרטורה היא רק כמה מעלות מעל האפס - וקרוב לנקודת הקיפאון. הלחץ ב-Challenger Abyss הוא 108.6 MPa, שהם בערך פי 1,072 מהלחץ האטמוספרי הרגיל בגובה פני הים. זהו פי חמישה מהלחץ שנוצר כאשר כדור פוגע בחפץ חסין כדורים והוא שווה בקירוב ללחץ בתוך כור סינתזה מפוליאתילן. אבל אנשים מצאו דרך להגיע לתחתית.

איש בתחתית

האנשים הראשונים שביקרו בתהום הצ'לנג'ר היו הצבא האמריקאי ז'אק פיקארד ודון וולש. בשנת 1960, בבאטיסקפה "טריאסטה", הם ירדו ל-10,918 מ' תוך חמש שעות. בסימן זה בילו החוקרים 20 דקות ולא ראו כמעט דבר בגלל ענני הסחף שהעלו המנגנון. פרט לדג הפלונדר, שנפגע מאור הזרקורים. קיום חיים בלחץ כה גבוה היה תגלית חשובה עבור המשימה.

לפני פיקארד ו-וולש, מדענים האמינו שדגים לא יכולים לחיות בתעלת מריאנה. הלחץ בו כל כך גדול שסידן יכול להתקיים רק בצורה נוזלית. זה אומר שעצמות החולייתנים חייבות להתמוסס, פשוטו כמשמעו. בלי עצמות, בלי דגים. אבל הטבע הראה למדענים שהם טועים: אורגניזמים חיים מסוגלים להסתגל אפילו לתנאים בלתי נסבלים כאלה.

אורגניזמים חיים רבים בתהום צ'לנג'ר התגלו על ידי ה-Deepsea Challenger bathyscape, שעליו, בשנת 2012, הבמאי ג'יימס קמרון ירד לתחתית תעלת מריאנה. בדגימות קרקע שנלקחו על ידי המנגנון, מדענים מצאו 200 מינים של חסרי חוליות, ובתחתית השקע - שרימפס שקוף מוזר וסרטנים.

בעומק של 8,000 מטרים גילה האמבטיה את הדג העמוק ביותר - נציג חדש של מיני ליפר או שבלול ים.ראש הדג דומה לזה של כלב, וגופו דק ואלסטי מאוד - תוך כדי תנועה הוא מזכיר מפית שקופה הנישאת בזרם.

כמה מאות מטרים מתחת, יש אמבות ענקיות בגודל עשרה סנטימטרים הנקראות קסנופיופורים. אורגניזמים אלו מראים עמידות מדהימה למספר אלמנטים וכימיקלים כמו כספית, אורניום ועופרת שהורגו בעלי חיים אחרים או בני אדם תוך דקות.

מדענים מאמינים שיש עוד מינים רבים בעומק, הממתינים לגילוי. בנוסף, עדיין לא ברור כיצד מיקרואורגניזמים כאלה - אקסטרמופילים - יכולים לשרוד בתנאים כל כך קיצוניים.

התשובה לשאלה זו תוביל לפריצת דרך בתחום הביו-רפואה והביוטכנולוגיה ותעזור להבין כיצד התחילו החיים על פני כדור הארץ. לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת הוואי מאמינים כי ייתכן שהרי געש בוץ תרמי ליד השפל סיפקו את התנאים להישרדותם של האורגניזמים הראשונים על פני כדור הארץ.

הרי געש בתחתית תעלת מריאנה.

מה השבר?

השקע חייב את עומקו לשבר של שני לוחות טקטוניים - השכבה הפסיפית עוברת מתחת לפיליפינית, ויוצרת תעלה עמוקה. האזורים שבהם התרחשו אירועים גיאולוגיים כאלה נקראים אזור הכרעה.

כל לוח בעובי של כמעט 100 ק"מ, והשבר נמצא בעומק של לפחות 700 ק"מ מהנקודה הנמוכה ביותר של תהום צ'לנג'ר. "זהו קרחון. האיש אפילו לא היה בפסגה - 11 זה כלום לעומת 700 מתחבאים בעומק. תעלת מריאנה היא הגבול בין גבולות הידע האנושי לבין מציאות שאינה נגישה לבני אדם", אומר הגיאופיזיקאי רוברט סטרן מאוניברסיטת טקסס.

לוחות בתחתית תעלת מריאנה.

מדענים מציעים כי מים בנפחים גדולים נכנסים למעטפת כדור הארץ דרך אזור ההפחתה - הסלעים בגבולות השבר פועלים כמו ספוגים, סופגים מים ומעבירים אותם לתוך בטן כדור הארץ. כתוצאה מכך, החומר נמצא בעומק של 20 עד 100 ק מ מתחת לקרקעית הים.

גיאולוגים מאוניברסיטת וושינגטון גילו שבמהלך מיליון השנים האחרונות יותר מ-79 מיליון טונות של מים נכנסו לבטן כדור הארץ דרך הצומת - זה פי 4.3 מההערכות הקודמות.

השאלה העיקרית היא מה קורה למים במעיים. מאמינים שהרי געש סוגרים את מחזור המים, ומחזירים מים לאטמוספירה כאדי מים במהלך התפרצויות. תיאוריה זו נתמכה על ידי מדידות קודמות של נפחי המים הנכנסים למעטפת. הרי געש הנפלטים לאטמוספירה שווה בערך לנפח הספג.

מחקר חדש מפריך את התיאוריה הזו - חישובים מצביעים על כך שכדור הארץ סופג יותר מים ממה שהוא מחזיר. וזה באמת מוזר - בהתחשב בכך שמפלס האוקיינוס העולמי במהלך מאות השנים האחרונות לא רק שלא ירד, אלא גדל בכמה סנטימטרים.

פתרון אפשרי הוא לדחות את התיאוריה של רוחב פס שווה של כל אזורי ההפחתה בכדור הארץ. סביר להניח שהתנאים בתעלת מריאנה יהיו קיצוניים יותר מאשר בחלקים אחרים של כדור הארץ, ויותר מים מחלחלים דרך הבקע בתהום הצ'לנג'ר.

"האם כמות המים תלויה במאפיינים המבניים של אזור ההפחתה, למשל, בזווית הכיפוף של הלוחות? אנו מניחים שתקלות דומות קיימות באלסקה ובאמריקה הלטינית, אך עד כה האדם לא הצליח למצוא מבנה עמוק יותר מתעלת מריאנה", הוסיף הסופר הראשי דאג וינס.

המים החבויים בבטן כדור הארץ אינם התעלומה היחידה של תעלת מריאנה. המינהל הלאומי לאוקיאנוס ואטמוספירה (NOAA) מכנה את האזור פארק שעשועים לגיאולוגים.

זהו המקום היחיד על פני כדור הארץ בו קיים פחמן דו חמצני בצורה נוזלית. הוא נפלט על ידי כמה הרי געש תת ימיים הממוקמים מחוץ לשוקת אוקינאווה ליד טייוואן.

בעומק של 414 מ' בתעלת מריאנה, נמצא הר הגעש Daikoku, שהוא אגם של גופרית טהורה בצורה נוזלית, אשר רותח ללא הרף בטמפרטורה של 187 מעלות צלזיוס.6 ק"מ מתחת יש מעיינות גיאותרמיים הפולטים מים בטמפרטורה של 450 מעלות צלזיוס. אבל המים האלה לא רותחים - התהליך מפריע על ידי הלחץ שמפעיל עמוד מים באורך 6, 5 ק"מ.

קרקעית האוקיינוס נחקרה על ידי האדם כיום פחות מאשר הירח. ככל הנראה, מדענים יוכלו לזהות תקלות עמוקות יותר מתעלת מריאנה, או לפחות לחקור את המבנה והתכונות שלה.