Ποιες είναι οι ωκεάνιες κοιλότητες;

Το ωκεανών τάφροι είναι αβύσσοι στον πυθμένα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας των τεκτονικών πλακών της Γης, ότι όταν η σύγκλιση κάποιος πιέζεται κάτω από την άλλη.

Αυτές οι μακριές και στενές κοιλότητες σχήματος V είναι τα βαθύτερα τμήματα του ωκεανού και βρίσκονται σε ολόκληρο τον κόσμο φθάνοντας σε βάθη περίπου 10 χιλιομέτρων κάτω από τη στάθμη της θάλασσας.

Στον Ειρηνικό Ωκεανό είναι οι βαθύτεροι λάκκοι και αποτελούν μέρος του αποκαλούμενου «δακτυλίου της φωτιάς» που περιλαμβάνει επίσης ενεργά ηφαίστεια και σεισμικές ζώνες.

Το βαθύτερο ωκεανό τάφρος είναι η Μαριάνα χαράκωμα βρίσκεται κοντά στα νησιά Μαρίνες με μήκος πάνω από 1.580 μίλια ή 2.542 χιλιόμετρα, 5 φορές μεγαλύτερο από το Grand Canyon στο Κολοράντο, Ηνωμένες Πολιτείες και κατά μέσο όρο είναι μόνο το 43 μίλια ( 69 χιλιόμετρα).

Εκεί βρίσκεται η άβυσσο του Challenger, η οποία στα 10.911 μέτρα είναι το βαθύτερο μέρος του ωκεανού. Ομοίως, οι τάφοι της Τόνγκα, οι Κούριλοι, ο Κερμάντσεκ και οι Φιλιππίνες είναι πάνω από 10.000 μέτρα βάθος.

Σε σύγκριση, το όρος Everest έχει ύψος 8.848 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, πράγμα που σημαίνει ότι το Mariana Trench στο βαθύτερο μέρος του είναι πάνω από 2.000 μέτρα βάθος.

Οι ωκεάνιες κοιλότητες καταλαμβάνουν το βαθύτερο στρώμα του ωκεανού. Η έντονη πίεση, η έλλειψη ηλιακού φωτός και οι ψυχρές θερμοκρασίες αυτού του τόπου την καθιστούν ένα από τα πιο μοναδικά οικοσυστήματα στη Γη.

Πώς σχηματίζονται ωκεάνιες κοιλότητες?

Οι τάφροι σχηματίζονται από καταβύθισης, ένα από τα παλαιότερα γεωφυσικών διαδικασία κατά την οποία δύο ή περισσότερα τεκτονικές πλάκες της Γης συγκλίνουν και και πυκνότερα ωθείται κάτω από την πλάκα αναπτήρα προκαλώντας στον πυθμένα του ωκεανού και το εξωτερικό κέλυφος (λιθόσφαιρα) Καμπύλες και σχηματίζει κλίση, καταπίεση σε σχήμα V.  

Ζώνες υποδιαιρέσεως

Με άλλα λόγια, όταν η άκρη μιας πυκνής τεκτονικής πλάκας συναντά την άκρη μιας λιγότερο πυκνής τεκτονικής πλάκας, η πυκνότερη πλάκα στρέφεται προς τα κάτω. Αυτός ο τύπος ορίου μεταξύ των στρωμάτων της λιθόσφαιρας ονομάζεται συγκλίνον. Ο τόπος όπου γίνεται η υποβάθμιση της πιο πυκνής πλάκας ονομάζεται ζώνη υποδιέγερσης.

Η διαδικασία καταβύθισης προκαλεί οι τάφοι είναι δυναμικές γεωλογικά στοιχεία, που είναι υπεύθυνη για ένα σημαντικό μέρος της σεισμικής δραστηριότητας της Γης και είναι συχνά το επίκεντρο των μεγάλων σεισμών, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων από τους μεγαλύτερους σεισμούς με μέγεθος που καταγράφονται.

Ορισμένες ωκεάνιες τάφροι σχηματίζονται από την υποβάθμιση μεταξύ μιας πλάκας που φέρει μια ηπειρωτική κρούστα και μια πλάκα που φέρει ωκεάνιο φλοιό. Η ηπειρωτική κρούστα επιπλέει πάντα περισσότερο από τον ωκεάνιο φλοιό και ο τελευταίος θα υποχωρήσει πάντα.

Οι πιο γνωστές ωκεάνιες τάφρους είναι το αποτέλεσμα αυτού του ορίου μεταξύ συγκλίνοντων πλακών. Η τάφρος Περού-Χιλής της δυτικής ακτής της Νότιας Αμερικής σχηματίζεται από τον ωκεάνιο φλοιό της πλάκας Nazca που υποχωρεί κάτω από την ηπειρωτική κρούστα της πλάκας της Νότιας Αμερικής.

Η γέφυρα Ryukyu, η οποία εκτείνεται από τη νότια Ιαπωνία, σχηματίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε ο ωκεάνιος φλοιός των φιλιππινέζων πλακών να υποχωρεί κάτω από την ηπειρωτική κρούστα της Ευρασιατικής πλάκας.

Σπάνια μπορούν να σχηματιστούν ωκεάνιες κοιλότητες όταν πληρούν δύο πλάκες που φέρουν ηπειρωτική κρούστα. Το Marianas Trench, στον Νότιο Ειρηνικό Ωκεανό, σχηματίζεται όταν η επιβλητική πλάκα του Ειρηνικού υποχωρεί κάτω από το μικρότερο και λιγότερο πυκνό πιάτο των Φιλιππίνων.

Σε μια ζώνη υποπίεσης, μέρος του τηγμένου υλικού, το οποίο προηγουμένως ήταν το δάπεδο της θάλασσας, συνήθως ανυψώνεται μέσα από τα ηφαίστεια που βρίσκονται κοντά στο λάκκο. Τα ηφαίστεια συχνά δημιουργούν ηφαιστειακά τόξα, ένα νησί ορεινής αλυσίδας που βρίσκεται παράλληλα με το λάκκο.

Το Aleutian Trench σχηματίζεται όπου η πλάκα του Ειρηνικού υποτελείται κάτω από τη βορειοαμερικανική πλάκα στην περιοχή της Αρκτικής μεταξύ της πολιτείας της Αλάσκας στις Ηνωμένες Πολιτείες και της ρωσικής περιοχής της Σιβηρίας. Τα Aleutian Islands σχηματίζουν ένα ηφαιστειακό τόξο που φεύγει από τη χερσόνησο της Αλάσκας και βόρεια του Aleutian Trench.

Δεν είναι όλες οι τάφρους των ωκεανών στον Ειρηνικό. Το Trench του Πουέρτο Ρίκο είναι μια σύνθετη τεκτονική κατάθλιψη που σχηματίζεται εν μέρει από τη ζώνη υποβιβασμού των Μικρών Αντιλλών. Εδώ, ο ωκεάνιος φλοιός της τεράστιας πλάκας της Βόρειας Αμερικής υποβιβάζεται κάτω από τον ωκεάνιο φλοιό της μικρότερης πλάκας της Καραϊβικής..

Γιατί τα ωκεάνια χαρακώματα είναι σημαντικά?

Η γνώση των όχθων του ωκεανού είναι περιορισμένη λόγω του βάθους και της απόστασης από την τοποθεσία της, αλλά οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή μας στην ξηρά..

Μεγάλο μέρος της σεισμικής δραστηριότητας στον κόσμο λαμβάνει χώρα σε ζώνες υποτονισμού, οι οποίες μπορούν να έχουν καταστροφικές επιπτώσεις στις παράκτιες κοινότητες και ακόμη περισσότερο στην παγκόσμια οικονομία.

Οι σεισμοί στον πυθμένα της θάλασσας που δημιουργούνται στις ζώνες υποπίεσης ευθύνονται για το τσουνάμι του Ινδικού Ωκεανού το 2004 και για τον σεισμό Tohoku και Τσουνάμι στην Ιαπωνία το 2011.

Μελετώντας τις τάφρους των ωκεανών, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν τη φυσική διαδικασία υποβιβασμού και τις αιτίες αυτών των καταστροφικών φυσικών καταστροφών.

Η μελέτη των τάφων δίνει επίσης ερευνητές κατανόηση των νέων και των διαφόρων μορφών της προσαρμογής των οργανισμών της βαθιάς θάλασσας στο περιβάλλον τους, η οποία μπορεί να κρατούν το κλειδί για βιολογικές και βιοϊατρικές εξελίξεις.

Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο οι οργανισμοί βαθέων υδάτων έχουν προσαρμοσθεί στη ζωή σε σκληρές συνθήκες μπορεί να συμβάλει στην προώθηση της κατανόησης σε πολλά διαφορετικά πεδία έρευνας, από τις θεραπείες διαβήτη έως τη βελτίωση των απορρυπαντικών.

Οι ερευνητές έχουν ήδη ανακαλύψει μικρόβια που κατοικούν υδροθερμικά ανοίγματα στη θαλάσσια άβυσσο, τα οποία έχουν δυνατότητες ως νέες μορφές αντιβιοτικών και φαρμάκων για καρκίνο.

Οι προσαρμογές αυτές μπορεί επίσης να περιέχει το κλειδί για την κατανόηση της προέλευσης της ζωής στον ωκεανό, καθώς οι επιστήμονες εξετάζουν τη γενετική αυτών των οργανισμών για να κομμάτι μαζί με την ιστορία για το πώς η ζωή επεκτείνεται μεταξύ απομονωμένα οικοσυστήματα και, τελικά, μέσω της τους ωκεανούς του κόσμου.

Πρόσφατες έρευνες έχουν επίσης αποκαλύψει απροσδόκητες και μεγάλες ποσότητες άνθρακα που συσσωρεύονται στα λάκκους, γεγονός που μπορεί να υποδηλώνει ότι οι περιοχές αυτές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλίμα της Γης.

Αυτός ο άνθρακας καταστέλλεται στον μανδύα της Γης μέσω υποβιβασμού ή καταναλώνεται από βακτήρια από το λάκκο.

Αυτή η ανακάλυψη παρουσιάζει ευκαιρίες για περαιτέρω έρευνα σχετικά με το ρόλο των pits δύο ως πηγή (μέσα από τα ηφαίστεια και άλλες διαδικασίες) και ως προκαταβολή για τον κύκλο του άνθρακα του πλανήτη που μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες θα καταλάβουν τελικά και να προβλέψουν τον αντίκτυπο των αερίων θερμοκηπίου που παράγονται από τον άνθρωπο και της κλιματικής αλλαγής.

Η ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών της βαθιάς θάλασσας, από υποβρύχιες κάμερες και αισθητήρες και samplers, θα προσφέρει μεγάλες ευκαιρίες για τους επιστήμονες να διερευνήσουν συστηματικά οικοσυστήματα pits για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Αυτό θα μας δώσει τελικά μια καλύτερη κατανόηση των σεισμών και γεωφυσικές διαδικασίες, εξετάζει πώς οι επιστήμονες να κατανοήσουν το παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, παρέχοντας κατευθύνσεις για τη βιοϊατρική έρευνα και, ενδεχομένως, να συμβάλει σε νέες γνώσεις σχετικά με την εξέλιξη της ζωής στη Γη.

Αυτές οι ίδιες τεχνολογικές εξελίξεις θα δημιουργήσουν νέες δυνατότητες για τους επιστήμονες να μελετήσουν τον ωκεανό στο σύνολό του, από τις απομακρυσμένες ακτές μέχρι τον Αρκτικό Ωκεανό που καλύπτεται από πάγο..

Η ζωή στις τάφρους των ωκεανών

Οι τάφροι των ωκεανών είναι από τους πιο εχθρικούς οικοτόπους της γης. Η πίεση είναι πάνω από 1.000 φορές σε σχέση με την επιφάνεια και η θερμοκρασία του νερού είναι ελαφρώς πάνω από το σημείο πήξης. Ίσως το πιο σημαντικό, το φως του ήλιου δεν διεισδύει βαθύτερα ωκεάνια χαρακώματα, καθιστώντας αδύνατη τη φωτοσύνθεση.

Οι οργανισμοί που ζουν στις τάφρους των ωκεανών έχουν εξελιχθεί με ασυνήθιστες προσαρμογές για να αναπτυχθούν σε αυτά τα κρύα και σκοτεινά φαράγγια.

Η συμπεριφορά τους είναι απόδειξη της «οπτικής υπόθεση αλληλεπίδρασης» που λέει ότι η μεγαλύτερη προβολή ενός οργανισμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που θα πρέπει να δαπανηθεί για να κυνηγούν τη λεία ή απωθούν τα αρπακτικά ζώα. Γενικά, η ζωή στα σκούρα ωκεάνια χαρακώματα απομονώνεται και επιβραδύνεται.

Πίεση

Η πίεση στο κατώτατο σημείο της αποβάθρας του Challenger, το βαθύτερο μέρος της γης, είναι 703 χιλιόγραμμα ανά τετραγωνικό μέτρο (8 τόνοι ανά τετραγωνική ίντσα). Τα μεγάλα θαλάσσια ζώα, όπως οι καρχαρίες και οι φάλαινες, δεν μπορούν να ζήσουν σε αυτό το βάθος σύνθλιψης.

Πολλοί οργανισμοί που ευδοκιμούν σε αυτά τα περιβάλλοντα υψηλής πίεσης δεν διαθέτουν όργανα που γεμίζουν με αέρια, όπως οι πνεύμονες. Αυτοί οι οργανισμοί, πολλοί που σχετίζονται με τα αστερίες ή τις μέδουσες, παράγονται ως επί το πλείστον από νερό και ζελατινώδες υλικό που δεν μπορούν να θρυμματιστούν τόσο εύκολα όσο οι πνεύμονες ή τα οστά.

Πολλά από αυτά τα πλάσματα πλοηγούν στα βάθη αρκετά καλά για να κάνουν μια κάθετη μετανάστευση πάνω από 1.000 μέτρα από τον πυθμένα του λάκκου κάθε μέρα.

Ακόμη και τα ψάρια στις βαθιές κοιλότητες είναι ζελατινώδεις. Πολλά είδη ψαριών σαλιγκαριών με κεφαλές βολβών, για παράδειγμα, ζουν στο κατώτατο σημείο του Mariana Trench. Τα σώματα αυτών των ψαριών έχουν συγκριθεί με μαντήλια μίας χρήσης.

Σκούρο και βαθύ

Τα ρηχά κοίλα ωκεανού έχουν λιγότερη πίεση, αλλά μπορούν ακόμα να βρίσκονται έξω από την περιοχή του ηλιακού φωτός, όπου το φως διεισδύει στο νερό.

Πολλά ψάρια έχουν προσαρμοστεί στη ζωή σε αυτά τα σκούρα ωκεάνια κοιλώματα. Κάποιοι χρησιμοποιούν βιοφωταύγεια, που σημαίνει ότι παράγουν το δικό τους φως για να ζήσουν για να προσελκύσουν τη λεία τους, να βρουν έναν σύντροφο ή να απωθούν τον αρπακτικό.

Δίκτυα τροφίμων

Χωρίς τη φωτοσύνθεση, οι θαλάσσιες κοινότητες εξαρτώνται κυρίως από δύο ασυνήθιστες πηγές θρεπτικών ουσιών.

Το πρώτο είναι το "θαλάσσιο χιόνι". Το χιόνι της θάλασσας είναι η συνεχής πτώση του οργανικού υλικού από τα ύψη στη στήλη του νερού. Το χιόνι της θάλασσας είναι κυρίως απόβλητα, περιλαμβανομένων των περιττωμάτων και των υπολειμμάτων νεκρών οργανισμών όπως τα ψάρια ή τα φύκια. Αυτό το πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά θαλάσσιο χιόνι τροφοδοτεί ζώα όπως αγγούρια της θάλασσας ή βαμπίρ καλαμάρια.

Μια άλλη πηγή θρεπτικών ουσιών για τους ιστούς των τροφίμων από τις ωκεάνιες τάφρους δεν προέρχεται από τη φωτοσύνθεση, αλλά από τη χημειοσύνθεση. Η χημικοσύνθεση είναι η διαδικασία στην οποία οι οργανισμοί στην τάφρο των ωκεανών, όπως τα βακτήρια, μετατρέπουν τις χημικές ενώσεις σε οργανικά θρεπτικά συστατικά.

Οι χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην chemosynthesis μεθανίου ή άνθρακα αποβάλλεται από υδροθερμικές πηγές που μεταφέρει τα θερμά αέρια και τοξικά ψυχρή ωκεανών νερό και υγρά διοξείδιο. Ένα κοινό ζώο που εξαρτάται από τα βακτηρίδια χημειοσύνθεσης για τη λήψη τροφής είναι ο γιγαντιαίος σκουλήκι.

Εξερευνώντας τους τάφους

Οι ωκεάνιες λάκκοι παραμένουν ως ένα από τα πιο φευγαλέα και ελάχιστα γνωστά θαλάσσια ενδιαιτήματα. Μέχρι το 1950, πολλοί ωκεανογράφοι πίστευαν ότι αυτές οι κοιλότητες ήταν αμετάβλητα περιβάλλοντα κοντά στο να είναι άψυχα. Ακόμη και σήμερα, μεγάλο μέρος της έρευνας στις τάφρους των ωκεανών βασίζεται σε δείγματα θαλάσσιου δαπέδου και φωτογραφικές αποστολές.

Αυτό αλλάζει αργά καθώς οι εξερευνητές σκάβουν βαθιά, κυριολεκτικά. Η άβυσσο του Challenger, στο βάθος του Trench Marianas, βρίσκεται βαθιά στον Ειρηνικό Ωκεανό κοντά στο νησί Γκουάμ.

Μόνο τρεις άνθρωποι έχουν επισκεφθεί το Challenger Deep, το βαθύτερο ωκεανό τάφρου στον κόσμο: μια γαλλο-αμερικανικό πλήρωμα μαζί (Ζακ Πικάρ και ο Don Walsh) το 1960 φθάνοντας σε βάθος 10.916 μέτρων και εξερευνητής στην κατοικία του National Geographic ο James Cameron το 2012 φτάνοντας στα 10.984 μέτρα (Δύο άλλες μη επανδρωμένες αποστολές έχουν επίσης διερευνήσει την άβυσσο του Challenger).

Η υποβρύχια μηχανική για να εξερευνήσετε τα ωκεάνια χαρακώματα παρουσιάζει ένα μεγάλο σύνολο μοναδικών προκλήσεων.

Υποβρύχια πρέπει να είναι εξαιρετικά ισχυρή και ανθεκτική για να αγωνιστεί με ισχυρά ρεύματα των ωκεανών, μηδενική ορατότητα και η υψηλή πίεση του Mariana Τάφρο.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας για τη μεταφορά ατόμων με ασφάλεια, καθώς και ο ευαίσθητος εξοπλισμός, εξακολουθεί να αποτελεί μείζονα πρόκληση. Το υποβρύχιο πήρε Πικάρ και Walsh στο Challenger Deep, στην έκτακτη Τεργέστη, ήταν ένα ασυνήθιστο πλοίο είναι γνωστή ως το βαθυσκάφος (υποβρύχιο για να διερευνήσει τα βάθη των ωκεανών).

Το υποβρύχιο, Deepsea Challenger, του Cameron, αντιμετώπισε με επιτυχία καινοτόμες τεχνικές προκλήσεις. Για να καταπολεμήσει τα ρεύματα της θάλασσας, το υποβρύχιο σχεδιάστηκε για να περιστρέφεται αργά ενώ κατεβαίνει.

Τα φώτα στο υποβρύχιο ήταν χωρίς φθορίζοντα λαμπτήρες πυρακτώσεως ή αλλά μικροσκοπικά συστοιχίες LED φωτίζει μια περιοχή περίπου 30 μέτρα.

Ίσως πιο εκπληκτικά, το Deepsea Challenger το ίδιο σχεδιάστηκε για να συμπιέζεται. Ο Cameron και η ομάδα του δημιούργησαν έναν συνθετικό αφρό με βάση το γυαλί που επέτρεψε στο όχημα να συμπιεστεί υπό την πίεση του ωκεανού. Το Deepsea Challenger επέστρεψε στην επιφάνεια κατά 7,6 εκατοστά μικρότερο από ό, τι όταν κατέβηκε.

Αναφορές

1. n.d.Trenches. Woods Hole ωκεανογραφικό ίδρυμα. Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
2. (2015, Ιούλιος13). Θάλασσα ωκεανού. Εθνική Εταιρεία Γεωγραφίας. Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
3. n.d.Oceanic τάφρο. ScienceDaily Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
4. (2016, Ιούλιος). OCEANIC TRENCH. Γεωλογική Γη. Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
5. n.d.Προσπαθή μέρος του ωκεανού. Geology.com Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
6. Oskin, Β. (2014, Οκτώβριος 8). Mariana Trench: Τα βαθύτατα βάθη. Ζωντανή επιστήμη Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.
7. n.d.Ocean τάφρων. Encyclopedia.com. Ανακτήθηκε στις 9 Ιανουαρίου 2017.