З в о р о т н і й д з в і н о к
Запросити зворотній дзвінок
Ім'я*
Телефон*
Коментар
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Картографування, вимірювання і занурення в Безодню Челленджера

 

В світі є тільки один підводний апарат, який в будь-який день може пірнути з пілотом і ще одним чоловіком в самі глибокі частини океану. Щоб досягнути безодні Челленджера (сама глибока точка Маріанської западини), глибоководний апарат (Deep Submergence Vehicle - DSV) компанії Caladan Oceanic (приватна канадська компанія, що займається розвитком підводних технологій і підтримкою експедицій, спрямованих на покращення розуміння океанів) опускається через товщу води протягом чотирьох годин. Вже на десятій хвилині свого 11-кілометрового шляху субмарина виявляється в непроглядній пітьмі, куди не проникає сонячне світло. Коли субмарина досягає повної глибини океану, вона має нейтральну плавучість і парить прямо над морським дном. Пілот включає світильники і з допомогою 10 двигунів рухається над самим дном зі швидкістю близько двох вузлів - досліджуючи, виконуючи наукові вимірювання і відбір проб протягом декількох годин, перш ніж скинути сталевий баласт і почати трьохгодинний підйом.
Глибина Безодні Челенджера, котра є самою нижньою точкою Маріанської западини і була майже невидимою для людей до 2019 року, більше чім висота гори Еверест, приблизно на два кілометри. Тільки два рази ця глибина спостерігалась людським оком: перший в 1960 році з батискафа Трієст, другий в 2012 році з підводного апарата (батіскафа) Deepsea Challenger. Незважаючи на ці та інші безпілотні спроби, точна глибина Безодні Челленджера до недавнього часу залишалася невизначеною.
В 2020 році команда Caladan Oceanic використала три глибоководні регістратори тиску RBRsolo³ D|deep з діапазоном глибин занурення 10 000 м, щоб точно виміряти повну глибину океану. Автономні регістратори в титановому корпусі з живленням від батарейок типу AA залишались точними і стабільними, і Тім Макдональд, інженер по підводним пристроям і експлуатації в Caladan Oceanic, повідомив, що вони показали похибку «±5 м на запаморочливій глибині 10900 м».
Рекордні дослідницькі і научні експедиції почались в 2018 році, коли команда дослідників, інженерів, спеціалістов по глибоководним роботам і дослідників Caladan Oceanic відправились в експедицію Five Deeps (п'ять глибин), успішно зробивши Віктора Весково, творця експедиції, спонсора і субпілота Caladan Oceanic, першою людиную, що досягла самих глибоких точок у всіх п'яти океанських басейнах (Атлантичний, Тихий, Індійський і Північний Льодовитий, Південний океани. Рішення про виділення Південного океану прийняли країни - члени Міжнародної Гідрографічної Організації в 2000 році, а його північну границю провели по 60 паралелі південної широти). Обмежуючий фактор і сопутнє підводне обладнання, запроектоване, побудоване і випробуване компанією Triton Submarines, дозволили Весково тричі зануритись на дно Безодні Челленджера під час цієї експедиції.
Щоб виміряти глибину їх занурення на місці, команда встановила CTD зонд на підводний апарат. Макдональд пояснює, що невизначеність в їх вимірюваннях пропорціональна глибині, тому на глубині майже 11 км вимірювання команди можуть відрізнятись приблизно на 11 м.
Щоб зменшити цю помилку, команда вирішила, повернувшись в Маріанську западину в 2020 році, зробити дві речі. Вони будуть використовувати інструменти найвищої точності, які тільки можна отримати. Вони також збільшили б кількість інструментів, котрі вони розгорнули в самій глибокій точці Безодні Челленджера, що поліпшило б загальну величину помилки вимірювання.
З трьома глибоководними регістраторами тиску RBRsolo³ D|deep, встанавлюваними почерзі на субмарині, або з одним з трьох апаратів, що спускаються (автоматичні підводні апарати, котрі доставляють інструменти на глибину і підтримують операції батискафа), експедиція Ring of Fire (Вогняне кільце) в 2020 році виконала декілька десятків спусків апаратів і декілька підводних занурень для збору даних, включно з замірами глибини в Безодні Челленджера.
Початково діяльність Caladan Oceanic починалась  з традицій рекордних досліджень і потім швидко переросла в наукові експедиції, що дають  фундаментальну інформацію про нашу планету. Весково коментує наукову цінність експедицій Five Deeps і Ring of Fire: «За останні два роки ми змогли вперше не тільки особисто дослідити найглибші точки у всіх п'яти океанах, але і скласти мапу понад мільйон квадратних кілометрів нової території з недосяжним раніше рівнем точності». Він каже, що Caladan Oceanic працює з Міжнародною гідрографічною організацією (МГО), щоб присвоїти імена більше 130 виявлених ними особливостей морського дна.

Збір цих великих об'ємів картографічних даних почався під час експедиції Five Deeps, коли була виявлена сама глибока точка в кожному океанічному басейні. Першим кроком геолога експедиції Хізер Стюарт був аналіз супутникових карт морського дна зі зверненням уваги на жолоба океану. Жолоба - це місця зон субдукції (зона на межі літосферних плит, вздовж якої відбувається занурення одних блоків земної кори під інші), де тектонічні плити зіштовхуються, і більш охолоджена і щільна плита проштовхується під перекриваючу плиту. Стюарт каже: «По мірі того, як плита вигинається і проштовхується під неї, вона створює додатковий простір на морському дні, так що саме тут ви отримуєте ці маленькі зони дійсно понадглибокої води».
Стюарт визначила можливих кандидатів на самі глибокі жолоба, але розподільна здатність супутникових карт робить неможливим «деталізувати зображення» окремих точок морського дна. Ці дані мають горизонтальну точність від 500 до 1000 м - 1 точку даних на кожні 500 м - і похибку по глибині від 10 до 1000 м. Гідролокаторні вимірювання з їх корабля, перепади тиску глибоководних апаратів підтримки (DSSV), були необхідні, щоб виключити деякі жолоба і визначити самі глибокі точки.
Починаючи з осені 2018 року Кессі Бонджованні, директор картографічних операцій Caladan Oceanic, створювала детальні гідролокаторні мапи, коли перепад тиску проходив через поперечні перетини жолобів. Під час експедиції Five Deeps Бонджованні нанесла на мапу більше 650 000 квадратних кілометрів морського дна. І Caladan Oceanic передала ці дані в Seabed 2030, глобальний проект, націлений на картографування всього морського дна до 2030 року. В Безодні Челленджера Бонджованні, котра намірено мало вивчала інформацію про Маріанську западину, щоб її гідролокаторний аналіз був безпристрастним, виявила дві потенціальні області з найбільшою глибиною. Дослідники досягли межі невизначеності в сонарних даних: тільки вимірювання на місці могли точно сказати їм місцезнаходження найбільшої глибини і її точну глибину.
Експедиція виявила саму глибоку точку світу на сході у трьох западин Безодні Челленджера і виявила, що морське дно, як виразився Макдональд, «досить динамічне». При зануренні в Безодню Челленджера субмарина може наштовхнутися на плоске ілисте коричньове дно западин, кам'янисті поля і багато іншого. Макдональд каже: «Це іде від осадкового басейну з плавними ухилами до цих великих скалистих оголень зі стінками висотою 10 м. Це становиться вельми драматичним, коли ти намагаєшся провести через нього підводного човна».
Петті Фрайер, морський геолог з Гавайського університету і експерт по Маріанській западині, що приймала участь в експедиції Five Deeps, пояснюючи, чому Маріанська западина є самою глибокою океанською западиною в світі, що це пов'язано з впливом геологічних процесів. В принципі, Тихоокеанська плита в Маріанській западині - сама стара океанічна кора в світі; їй 170 міліонів років. З віком кора океану охолоджується і ущільнюється, в результаті чого вона опускається. Друга причина пов'язана з розривом плити, що опускається. Вперше описаний в 2003 році групою під керівництвом Фрайера, цей розрив заставляє частину плити, що занурюється, в Безодні Челленджера здвигатись більш круто вниз під сусідню Філіпінську плиту. Остання причина зв'язана з формою жолоба у вигляді півмісяця. Фрайер пояснює, що на північ і південь від жолоба «великі товсті шматки кори врізались в зону субдукції, викидаючи шпильки в кожний бік». Південне закінчення жолоба має велику віддачу; по мірі руху плити корка розтягується і розкривається, як віяло, при цьому прожилки віяла відділяються одне від одного. Вона каже: «земна кора робиться тонкіше і становиться глибже між прожилками віяла, а Безодня Челленджера знаходиться між цими прожилками». Крім того, вона вважає, що Безодня Челленджера була б глибше, якби вона повільно не заповнювалась через ерозію від домінуючої філіпінської тектонічної плити.

В 2020 році, коли команда вернулась в Маріанську западину і Безодню Челленджера, вона була частиною експедиції Ring of Fire. Експедиція нанесла на мапу північну дугу Тихого океану, від Маріанської впадини до Аляски, активної пограничної області тектонічних плит. На цей раз, прибувши в Безодню Челленджера, вони були оснащені багатьма океанографічними інструментами, в тому числі декількома регістраторами тиску, і планом дослідження потенційно цікавих зон, виявлених під час минулорічних занурень.
Весково повідомляє, що глибоководні логери тиску RBRsolo³ D|deep дозволили Caladan Oceanic здійснити рекордні вимірювання глибини в 2020 році, дозволив їм «спускати до шести незалежних датчиків глибини в найглибшу точку у світі, де пристрої піддаються навантаженню 16 000 фунтів на кожний квадратний дюйм тиску і впливу негативних температур. Таким чином, під час нашої останньої серії занурень у нас було в три рази більше незалежних датчиків глибини на нашому підводному човні, чім на будь-якому попередньому підводному або автономному підводному апараті. Це дозволило нам не просто нанести на мапу Безодню Челленджера, але і дослідити її з небаченою раніше точністю. Більше число датчиків означає меншу похибку вимірювання, і з  даними від критично важливих датчиків RBR ми змогли нарешті з найбільшою точністю в історії визначити одвічне питання: «Наскільки глибокий океан?»
Виявляється, 10925 ±4 м.