Hva er oceanic gropene?

De oceaniske gropene er avgrunner i havbunnen som dannes som følge av aktiviteten til jordens tektoniske plater, som når konvergerende skyves under den andre.

Disse lange og smale V-formede fordybninger er de dypeste delene av havet og finnes over hele verden og når dyp på ca 10 kilometer under havnivå.

I Stillehavet er de dypeste gropene og er en del av den såkalte "Ring of Fire" som også inkluderer aktive vulkaner og jordskjelvssoner.

Den dypeste oceaniske gropen er Mariana Trench ligger i nærheten av marinaene med lengde på mer enn 1 580 miles eller 2 542 kilometer, 5 ganger lengre enn Grand Canyon i Colorado, USA og i gjennomsnitt bare 43 miles ( 69 kilometer) bred.

Der ligger Challenger Abyss, som på 10.911 meter er den dypeste delen av havet. På samme måte er graven til Tonga, Kuriles, Kermadec og Filippinene mer enn 10.000 meter dyp.

Til sammenligning har Mount Everest en høyde på 8 848 meter over havet, noe som betyr at Mariana Trench i sin dypeste del er mer enn 2000 meter dyp.

De oceaniske gropene okkuperer det dypeste lag av havet. Det intense trykket, mangel på sollys og de frodige temperaturene på dette stedet gjør det til et av de mest unike habitatene på jorden.

Hvordan dannes havgraver?

Gruvene dannes ved subduksjon, en geofysisk prosess der to eller flere tektoniske plater av jorden konvergerer og den eldste og tetteste skyves under lette platen som forårsaker havbunnen og ytre skorpe (litosfæren) den kurver og danner en skråning, en V-formet depresjon.

Subduksjonssoner

Med andre ord, når kanten av en tett tektonisk plate møter kanten av en mindre tense tektonisk plate, bøyer tetterplaten nedover. Denne typen grense mellom lagene i litosfæren kalles konvergent. Stedet hvor den tetteste platen er subduert kalles subduksjonssonen.

Subduksjonsprosessen gjør kullene dynamiske geologiske elementer, som er ansvarlige for en betydelig del av jordens seismiske aktivitet, og er ofte epicenteret for store jordskjelv, inkludert noen av de største registrerte jordskjelvene.

Noen oceaniske grøfter er dannet ved subduksjon mellom en plate med en kontinental skorpe og en tallerken som bærer en havskors. Den kontinentale skorstenen flyter alltid mer enn havskorpen, og den sistnevnte vil alltid bli subducted.

De mest kjente havgravene er resultatet av denne grensen mellom konvergente plater. Peru-Chile Trench på vestkysten av Sør-Amerika er dannet av havskorset av Nazca-platen som subducts under den kontinentale skorstenen på den sør-amerikanske platen.

Ryukyu Trench, som strekker seg fra det sørlige Japan, er dannet på en slik måte at den filippinske tallerkenes oceanskorpe under den kontinentale skorstenen på den eurasiske platen.

Sjeldent haviske groper kan dannes når to plater med kontinentalkors møtes. Marianas Trench, i det sørlige Stillehavet, dannes når den imponerende Stillehavsplaten er subduert under den minste og minst tette platen på Filippinene.

I en subduksjonsson er en del av det smeltede materialet, som tidligere var havbunnen, vanligvis hevet gjennom vulkaner i nærheten av gropen. Vulkaner lager ofte vulkanske buer, en øy av fjellkjede som ligger parallelt med gropen.

Aleutian Trench er dannet der Stillehavsplaten subducts under den nordamerikanske platen i den arktiske regionen mellom staten Alaska i USA og den russiske regionen Sibirien. De aleutiske øyene danner en vulkanbue som forlater alaskanhalvøya og like nord for den aleutiske trenchen.

Ikke alle havgraver er i Stillehavet. Puerto Rico Trench er en kompleks tektonisk depresjon som delvis dannes av subduksjonssonen til de mindre Antillene. Her er havskorpen på den enorme tallerkenen i Nord-Amerika subducted under havskorpen av den minste karibiske platen.

Hvorfor er havgraver viktige?

Kunnskap om havgraver er begrenset på grunn av sin dybde og avstand, men forskere vet at de spiller en viktig rolle i vårt liv på fastlandet.

Mye av jordens seismiske aktivitet foregår i subduksjonssoner, som kan ha en ødeleggende effekt på kystsamfunn og enda mer på verdensøkonomien.

Jordskjelvene på sjøbunnen generert i subduksjonssoner var ansvarlige for tsunamien i Indiskhavet i 2004 og Tohoku og tsunami-jordskjelvet i Japan i 2011.

Ved å studere havgraver kan forskere forstå den fysiske prosessen med undertrykkelse og årsakene til disse ødeleggende naturkatastrofer.

Studien av gropene gir også forskere en forståelse av romanen og ulike former for tilpasning av organismer fra havets dyp til deres omgivelser, noe som kan holde nøkkelen til biologiske og biomedisinske fremskritt.

Å studere hvordan dyphavsorganismer har tilpasset seg livet i sine vanskelige omgivelser, kan bidra til å fremme forståelse på mange forskjellige forskningsområder, fra diabetesbehandlinger til forbedring av vaskemidler.

Forskere har allerede oppdaget mikrober som bor i hydrotermiske ventiler i havets avgrunn som har potensial som nye former for antibiotika og rusmidler for kreft.

Slike tilpasninger kan også holde nøkkelen til å forstå livets opprinnelse i havet, da forskere undersøker genetikkene til disse organismene for å sette sammen puslespillet av historien om hvordan livet utvides mellom isolerte økosystemer og til slutt gjennom verdens havene.

Nylig forskning har også avslørt uventede og store mengder karbonmateriale samlet i gropene, noe som kan tyde på at disse regionene spiller en viktig rolle i jordens klima.

Dette karbonet er konfiskert i jordens kappe gjennom subduksjon eller konsumert av bakterier i gropen.

Denne oppdagelsen gir muligheter til å undersøke rollen som groper både som en kilde (gjennom vulkaner og andre prosesser) og som et reservoar i verdens karboncyklus som kan påvirke måten forskerne til slutt forstår og forutsier virkningen av klimagasser som genereres av mennesker og klimaendringer.

Utviklingen av ny teknologi fra havets dyp, fra nedsenkbar til kameraer og sensorer og samplere, vil gi store muligheter for forskere til systematisk å undersøke økosystemene til gropene i lange perioder.

Dette vil til slutt gi oss en bedre forståelse av jordskjelv og geofysiske prosesser, se hvordan forskere forstår den globale karboncyklusen, gi veier for biomedisinsk forskning og potensielt bidra til ny innsikt i evolusjonen av livet på Jorden.

Disse samme teknologiske fremskrittene vil skape nye muligheter for forskere å studere havet som helhet, fra fjerne kyster til det isdekkede arktiske havet.

Livet i havgraver

Havgraver er blant de mest fiendtlige habitatene på jorden. Trykket er mer enn 1000 ganger med hensyn til overflaten og temperaturen på vannet ligger litt over frysepunktet. Kanskje enda viktigere, trenger ikke sollys dybere havgraver, noe som gjør fotosyntese umulig.

De organismer som bor i havgraver har utviklet seg med uvanlige tilpasninger for å utvikle seg i disse kalde og mørke juvene.

Dens oppførsel er en test av den såkalte "visuelle interaksjonshypotesen" som sier at jo større synligheten til en organisme er, desto større energi må den bruke til å jakte bytte eller avvise rovdyr. Generelt er livet i de mørke havgravene isolert og i sakte bevegelse.

trykk

Trykket på bunnen av Challenger Abyss, det dypeste stedet på jorden, er 703 kilo per kvadratmeter (8 tonn per kvadratmeter). Store marine dyr som haier og hvaler kan ikke leve i denne overveldende dybden.

Mange organismer som trives i disse høytrykksmiljøene, har ikke organer som fyller opp med gasser, som lungene. Disse organismer, mange relatert til sjøstjerner eller maneter, er hovedsakelig laget av vann og gelatinøst materiale som ikke kan knuses like lett som lunger eller bein.

Mange av disse skapningene navigerer dypene godt nok til å gjøre en vertikal migrasjon på mer enn 1000 meter fra bunnen av gropen hver dag.

Selv fisken i de dype gropene er gelatinøse. Mange arter av sneglfisk med pærehoder, for eksempel, bor i bunnen av Mariana Trench. Kroppene til disse fiskene har blitt sammenlignet med engangs lommetørkle.

Mørk og dyp

Grunne havgraver har mindre press, men kan fortsatt være utenfor sollysområdet, der lyset trer inn i vannet.

Mange fisk har tilpasset seg livet i disse mørke havgrapene. Noen bruker bioluminescens, noe som betyr at de produserer sitt eget lys for å leve for å tiltrekke seg byttedyr, finne en kompis eller avvise rovdyret.

Mat nettverk

Uten fotosyntese er marine samfunn hovedsakelig avhengig av to uvanlige kilder til næringsstoffer.

Den første er "sjø snø". Sjø snø er den kontinuerlige høsten av organisk materiale fra høydene i vannsøylen. Sjø snø er hovedsakelig avfall, inkludert ekskrement og rester av døde organismer som fisk eller tang. Denne næringsrike marine snøen spiser dyr som sjøgurk eller blekksprutvampyrer.

En annen kilde til næringsstoffer for matbaner fra havgraver kommer ikke fra fotosyntese, men fra kjemosyntese. Kjemosyntese er prosessen der organismer i havgraven, som bakterier, omdanner kjemiske forbindelser til organiske næringsstoffer.

De kjemiske stoffene som brukes i kjemosyntese er metan eller karbondioksid utvist fra hydrotermiske ventilasjoner som frigjør gasser og varme giftige væsker i frigid havvann. Et vanlig dyr som er avhengig av kjemosyntesebakterier for å oppnå mat er den gigantiske røretormen.

Utforsker gravene

De oceaniske gropene forblir som et av de mest ugjennomtrengelige og lite kjente marine habitatene. Inntil 1950 trodde mange oceanografer at disse gropene var uendrede omgivelser nær å være livløse. Selv i dag er mye av undersøkelsen i havgraver basert på havbunnprøver og fotografiske ekspedisjoner.

Det skifter sakte ettersom oppdagelsesreisende graver dypt, bokstavelig talt. The Challenger Abyss, på bunnen av Marianas Trench, ligger dypt i Stillehavet nær øya Guam.

Bare tre personer har besøkt Challenger Abyss, den dypeste oceaniske gropen i verden: et felles fransk-amerikansk mannskap (Jacques Piccard og Don Walsh) i 1960, en dybde på 10.916 meter og utforskeren i National Geographic James Cameron i 2012 Nå 10, 984 meter (to andre ubemannede ekspedisjoner har også utforsket Challenger Abyss).

Prosjektering av dykkere for å utforske havgraver gir et stort sett av unike utfordringer.

Sjøfartøyene må være utrolig sterke og motstandsdyktige mot kamp med sterke havstrømmer, null synlighet og stort trykk fra Mariana Trench.

Det er fortsatt en stor utfordring å utvikle ingeniører for å transportere mennesker trygt, så vel som delikat utstyr. Ubåten som tok Piccard og Walsh til Challenger Abyss, den ekstraordinære Trieste, var et uvanlig fartøy kjent som bathyscaphe (ubåt for å utforske dybden av havet).

Camerons nedsenkbare, Deepsea Challenger, har lykkes med å møte tekniske utfordringer på innovative måter. For å bekjempe de dype havstrømmene ble ubåtene designet for å rotere sakte mens den stammer ned.

Lysene i ubåten var ikke glødelamper eller fluorescerende pærer, men ordninger av små lysdioder som opplyst et område på ca 30 meter.

Kanskje mer utrolig, Deepsea Challenger selv var designet for å bli komprimert. Cameron og hans team opprettet et syntetisk glassbasert skum som gjorde at kjøretøyet kunne komprimeres under havets trykk. Deepsea Challenger vendte tilbake til overflaten 7, 6 centimeter mindre enn da den stammede ned.