В мире есть только один подводный аппарат, который в любой день может нырнуть с пилотом и еще одним человеком в самые глубокие части океана. Чтобы достичь Бездны Челленджера (самая глубокая точка Марианской впадины), глубоководный аппарат (Deep Submergence Vehicle - DSV) компании Caladan Oceanic (частная канадская компания, занимающаяся развитием подводных технологий и поддержкой экспедиций, направленных на улучшение понимания океанов) спускается через толщу воды в течение четырех часов. Уже на десятой минуте своего 11-километрового пути субмарина оказывается в кромешной тьме, куда не проникает солнечный свет. Когда субмарина достигает полной глубины океана, она имеет нейтральную плавучесть и парит прямо над морским дном. Пилот включает светильники и с помощью 10 двигателей движется над самым дном со скоростью около двух узлов - исследуя, делая научные измерения и отбор проб в течение нескольких часов, прежде чем сбросить стальной балласт и начать трехчасовый подъем.
Глубина Бездны Челленджера, которая является самой нижней точкой Марианской впадины и была почти невидимой для людей до 2019 года, больше чем высота горы Эверест, примерно на два километра. Только два раза эта глубина наблюдалась человеческим глазом: первый в 1960 году с батискафа Триест, второй в 2012 году с подводного аппарата (батискафа) Deepsea Challenger. Несмотря на эти и другие беспилотные попытки, точная глубина Бездны Челленджера до недавнего времени оставалась неопределенной.
В 2020 году команда Caladan Oceanic использовала три глубоководных регистратора давления RBRsolo³ D|deep с диапазоном глубин погружения 10 000 м, чтобы точно измерить полную глубину океана. Автономные регистраторы в титановом корпусе с питанием от батареек типа AA оставались точными и стабильными, и Тим Макдональд, инженер по подводным устройствам и эксплуатации в Caladan Oceanic, сообщил, что они показали погрешность «±5 м на умопомрачительной глубине 10900 м».
Рекордные исследовательские и научные экспедиции начались в 2018 году, когда команда исследователей, инженеров, специалистов по глубоководным работам и исследователей Caladan Oceanic отправилась в экспедицию Five Deeps (пять глубин), успешно сделав Виктора Весково, создателя экспедиции, спонсора и субпилота Caladan Oceanic, первым человеком, достигшим самых глубоких точек во всех пяти океанских бассейнах (Атлантический, Тихий, Индийский и Северный Ледовитый, Южный океаны. Решение о выделении Южного океана приняли страны - члены Международной Гидрографической Организации в 2000 году, а его северную границу провели по 60 параллели южной широты). Ограничивающий фактор и сопутствующее подводное оборудование, спроектированное, построенное и испытанное компанией Triton Submarines, позволили Весково трижды погрузиться на дно Бездны Челленджера во время этой экспедиции.
Чтобы измерить глубину их погружения на месте, команда установила CTD зонд на подводный аппарат. Макдональд поясняет, что неопределенность в их измерениях пропорциональна глубине, поэтому на глубине почти 11 км измерения команды могут отличаться примерно на 11 м.
Чтобы уменьшить эту ошибку, команда решила, вернувшись в Марианскую впадину в 2020 году, сделать две вещи. Они будут использовать инструменты высочайшей точности, какие только могут получить. Они также увеличили бы количество инструментов, которые они развернули в самой глубокой точке Бездны Челленджера, что улучшило бы общую величину ошибки измерения.
С тремя глубоководными регистраторами давления RBRsolo³ D|deep, устанавливаемыми поочередно на субмарине, или с одним из трех спускаемых аппаратов (автоматические подводные аппараты, которые доставляют инструменты на глубину и поддерживают операции батискафа), экспедиция Ring of Fire (Огненное кольцо) в 2020 году выполнила несколько десятков спусков аппаратов и несколько подводных погружений для сбора данных, включая замеры глубины в Бездне Челленджера.
Изначально деятельность Caladan Oceanic начиналась с традиций рекордных исследований и затем быстро переросла в научные экспедиции, дающие фундаментальную информацию о нашей планете. Весково комментирует научную ценность экспедиций Five Deeps и Ring of Fire: «За последние два года мы смогли впервые не только лично исследовать самые глубокие точки во всех пяти океанах, но и составить карту более миллиона квадратных километров новой территории с недостижимым ранее уровнем точности». Он говорит, что Caladan Oceanic работает с Международной гидрографической организацией (МГО), чтобы присвоить имена более 130 обнаруженных ими особенностей морского дна.
Сбор этих огромных объемов картографических данных начался во время экспедиции Five Deeps, когда была обнаружена самая глубокая точка в каждом океаническом бассейне. Первым шагом геолога экспедиции Хизер Стюарт был анализ спутниковых карт морского дна с обращением внимания на желоба океана. Желоба - это места зон субдукции (зона на границе литосферных плит, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие), где тектонические плиты сталкиваются, и более остывшая и плотная плита проталкивается под перекрывающую плиту. Стюарт говорит: «По мере того, как плита изгибается и проталкивается под нее, она создает дополнительное пространство на морском дне, так что именно здесь вы получаете эти маленькие зоны действительно сверхглубокой воды».
Стюарт определила возможных кандидатов на самые глубокие желоба, но разрешение спутниковых карт делает невозможным «детализировать изображение» отдельных точек морского дна. Эти данные имеют горизонтальную точность от 500 до 1000 м - 1 точку данных на каждые 500 м - и погрешность по глубине от 10 до 1000 м. Гидролокаторные измерения с их корабля, перепады давления глубоководных аппаратов поддержки (DSSV), были необходимы, чтобы исключить некоторые желоба и определить самые глубокие точки.
Начиная с осени 2018 года Кэсси Бонджованни, директор картографических операций Caladan Oceanic, создавала подробные гидролокаторные карты, когда перепад давления проходил через поперечные сечения желобов. Во время экспедиции Five Deeps Бонджованни нанесла на карту более 650 000 квадратных километров морского дна. И Caladan Oceanic передала эти данные в Seabed 2030, глобальный проект, нацеленный на картографирование всего морского дна к 2030 году. В Бездне Челленджера Бонджованни, которая намеренно мало изучала информацию о Марианской впадине, чтобы ее гидролокаторный анализ был беспристрастным, выявила две потенциальные области с наибольшей глубиной. Исследователи достигли предела неопределенности в сонарных данных: только измерение на месте могли точно сказать им местоположение наибольшей глубины и ее точную глубину.
Экспедиция обнаружила самую глубокую точку мира на востоке у трех впадин Бездны Челленджера и обнаружила, что морское дно, как выразился Макдональд, «довольно динамично». При погружении в Бездну Челленджера субмарина может наткнуться на плоское илистое коричневое дно впадин, каменистые поля и многое другое. Макдональд говорит: «Это идет от осадочного бассейна с плавными наклонами к этим большим скалистым обнажениям со стенами высотой 10 м. Это становится весьма драматичным, когда ты пытаешься провести через него подводную лодку ».
Пэтти Фрайер, морской геолог из Гавайского университета и эксперт по Марианской впадине, принимавшая участие в экспедиции Five Deeps, объясняя, почему Марианская впадина является самой глубокой океанской впадиной в мире, что это связано с влиянием геологических процессов. В принципе, Тихоокеанская плита в Марианской впадине - самая старая океаническая кора в мире; ей 170 миллионов лет. С возрастом кора океана охлаждается и уплотняется, в результате чего она опускается. Вторая причина связана с разрывом опускаемой плиты. Впервые описанный в 2003 году группой под руководством Фрайера, этот разрыв заставляет часть погружающейся плиты в Бездне Челленджера сдвигаться более круто вниз под соседнюю Филиппинскую плиту. Последняя причина связана с формой желоба в виде полумесяца. Фрайер объясняет, что к северу и югу от желоба «большие толстые куски коры врезались в зону субдукции, выкидывая булавки в каждую сторону». Южное окончание желоба имеет большую отдачу; по мере движения плиты корка растягивается и раскрывается, как веер, при этом прожилки веера отделяются друг от друга. Она говорит: «земная кора делается тоньше и становится глубже между прожилками веера, а Бездна Челленджера находится между этими прожилками». Кроме того, она считает, что Бездна Челленджера была бы глубже, если бы она медленно не заполнялась из-за эрозии от доминирующей филиппинской тектонической плиты.
В 2020 году, когда команда вернулась в Марианскую впадину и Бездну Челленджера, она была частью экспедиции Ring of Fire. Экспедиция нанесла на карту северную дугу Тихого океана, от Марианской впадины до Аляски, активной пограничной области тектонических плит. На этот раз, прибыв в Бездну Челленджера, они были оснащены множеством океанографических инструментов, в том числе несколькими регистраторами давления, и планом исследования потенциально интересных зон, выявленных во время прошлогодних погружений.
Весково сообщает, что глубоководные логгеры давления RBRsolo³ D|deep позволили Caladan Oceanic осуществить рекордные измерения глубины в 2020 году, позволив им «спускать до шести независимых датчиков глубины в самую глубокую точку в мире, где устройства подвергаются давлению 16 000 фунтов на каждый квадратный дюйм и влиянию отрицательных температур. Таким образом, во время нашей последней серии погружений у нас было в три раза больше независимых датчиков глубины на нашей подводной лодке, чем на любом предыдущем подводном или автономном подводном аппарате. Это позволило нам не просто нанести на карту Бездну Челленджера, но и исследовать ее с невиданной ранее точностью. Большее число датчиков означает меньшую погрешность измерения, и с данными от критически важных датчиков RBR мы смогли наконец с величайшей точностью в истории определить извечный вопрос: «Насколько глубок океан?»
Оказывается, 10925 ±4 м.
