Биолюминесцентная медуза показана на снимке, сделанном во время исследования морского национального памятника Марианской впадины в Тихом океане недалеко от Гуама и Сайпана, 24 апреля 2016 года.
Подводное транспортное средство, в настоящее время потерянное в море, является частью относительно новой инициативы, позволяющей туристам и другим платежеспособным клиентам исследовать глубины океана, подавляющее большинство которых никогда не видел человеческий глаз.
Хотя люди исследуют поверхность океана в течение десятков тысяч лет, согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований за 2022 год, нанесено на карту только около 20% морского дна.
Исследователи часто говорят, что отправиться в космос легче, чем погрузиться на дно океана. В то время как 12 астронавтов провели в общей сложности 300 часов на поверхности Луны, только три человека провели около трех часов, исследуя Бездну Челленджера, самую глубокую из известных точек морского дна Земли, по данным Океанографического института Вудс-Хоул.
На самом деле, «у нас есть лучшие карты Луны и Марса, чем карты нашей собственной планеты», — сказал д-р Джин Фельдман, почетный океанограф НАСА, проработавший в космическом агентстве более 30 лет.
Есть причина, по которой глубоководные исследования людьми были настолько ограничены: путешествие в глубины океана означает попадание в царство с огромным уровнем давления, чем дальше вы спускаетесь, а это очень рискованное предприятие. Вокруг темно, почти ничего не видно. Холодные температуры экстремальны.
Пропавший в настоящее время подводный аппарат перевозил пять человек для исследования обломков RMS Titanic, который находится примерно в 900 милях (1450 километров) от побережья Кейп-Код, штат Массачусетс, и на глубине около 12 500 футов (3800 метров). Туристическое судно, управляемое частной компанией OceanGate Expeditions из штата Вашингтон, потеряло связь со своим базовым кораблем в воскресенье вечером.
Многие из факторов, которые могут затруднить обнаружение и восстановление судна, также являются причинами, по которым всестороннее исследование дна океана остается труднодостижимым.
«Поиск в воде довольно сложен, так как дно океана намного более неровное, чем на суше», — сказал в своем заявлении доктор Джейми Прингл, специалист по судебной геолого-геофизической экспертизе Кильского университета в Англии.
По словам Прингла, если подводный аппарат не вернется на поверхность океана, поисково-спасательным группам придется полагаться на гидролокатор — метод, который использует звуковые волны для исследования непрозрачных глубин океана, чтобы нацелиться на аппарат. И этот процесс потребует использования очень узкого луча, который может обеспечить достаточно высокую частоту, чтобы дать четкое представление о том, где может находиться судно, называемое Титаном.
История исследования океана
Первую подводную лодку построил голландский инженер Корнелис Дреббель в 1620 году, но она застряла на мелководье. Потребовалось почти 300 лет — после катастрофы «Титаника» — прежде чем технология сонара начала предлагать ученым более четкую картину того, что находится в глубинах океана.
Важный шаг вперед в исследованиях человека был сделан в 1960 году с историческим погружением батискафа «Триест», типа подводного аппарата для свободного погружения, в бездну Челленджера, расположенную на глубине более 35 800 футов (10 916 метров).
Исследователь и физик Огюст Пиккар в спасательном жилете выходит из сконструированного им батискафа «Триест» после рекордного погружения на глубину 10 335 футов (3150 метров) 3 октября 1953 года. Погружение было совершено у западного побережья. Италии.
Лишь несколько миссий с тех пор возвращались на такие глубины. По словам Фельдмана, поездки чрезвычайно опасны.
По данным NOAA, на каждые 33 фута (10 метров), пройденные под поверхностью океана, давление увеличивается на одну атмосферу. Атмосфера — это единица измерения, равная 14,7 фунта на квадратный дюйм. Это означает, что поездка в Бездну Челленджера может подвергнуть судно давлению, которое «эквивалентно 50 гигантским реактивным самолетам», отметил Фельдман.
Фельдман добавил, что при таком давлении малейший структурный дефект может привести к катастрофе.
Во время погружения «Триеста» в 1960 году пассажиры Жак Пикар и Дон Уолш сказали, что были ошеломлены, увидев живых существ.
«Сразу же все наши предубеждения об океане развеялись, — сказал Фельдман.
Что лежит на дне океана
По данным Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе, в то время как то, что считается глубоким океаном, простирается от 3280 до 19 685 футов (от 1000 до 6000 метров) под поверхностью, глубоководные впадины могут опускаться до 36 000 футов (11 000 метров). Этот регион, называемый хадальской или хадальпелагической зоной, назван в честь Аида, греческого бога подземного мира. В хадальской зоне температура чуть выше нуля, и солнечный свет не проникает.
Ученые впервые смогли доказать существование жизни на глубине ниже 19 685 футов в 1948 году.
Открытия в Бездне Челленджера были замечательными, в том числе «ярко красочные» обнажения скал, которые могли быть химическими отложениями, сверхгигантскими амфоподами, похожими на креветок, и обитающими на дне голотуриями или морскими огурцами.
Фельдман также помнит свою собственную попытку в 1990-х годах мельком увидеть ускользающего гигантского кальмара, который скрывается в чернильных глубинах океана. По данным NOAA, первое видео живого существа, которое может вырасти почти до 60 футов (18 метров) в длину, было снято в глубоком море недалеко от Японии в 2012 году.
По словам Фельдмана, новый мир также открылся в 1970-х годах, когда морским геологом Робертом Баллардом, затем совместно с Океанографическим институтом Вудс-Хоул, была обнаружена «совершенно чуждая экосистема» в море возле Галапагосского разлома — «с этими гигантскими червями, гигантскими моллюсков, и крабов, и других обитателей этих… жерл под водой».
Самка глубоководного удильщика привлекает добычу приманкой, торчащей из ее головы в Атлантическом океане.
Необычные существа — некоторые из которых светятся биолюминесценцией, чтобы общаться, заманивать добычу и привлекать партнеров — вырезали места обитания в крутых стенах океанских впадин. Эти формы жизни приспособились жить в экстремальных условиях и не существуют больше нигде на планете. Вместо того, чтобы полагаться на солнечный свет для фундаментальных процессов, они используют химическую энергию, извергаемую из гидротермальных источников и жерл, образованных магмой, поднимающейся из-под океанского дна.
Холодная морская вода просачивается через трещины на морском дне и нагревается до 750 градусов по Фаренгейту (400 градусов по Цельсию), когда взаимодействует с нагретыми магмой породами. В результате химических реакций образуются минералы, содержащие серу и железо, а жерла извергают богатую питательными веществами воду, которая поддерживает экосистему необычной морской жизни, сгруппировавшуюся вокруг них.
Исследователи использовали подводный аппарат «Элвин» , чтобы обнаружить странную морскую жизнь, изучить тектонику плит и гидротермальные жерла, а также изучить «Титаник» в 1986 году после того, как Баллард обнаружил знаменитое кораблекрушение.
Исследователи из ВОЗ и НАСА совместно разработали автономные подводные аппараты без экипажа, которые могут спускаться по сложной местности траншей и выдерживать давление, более чем в 1000 раз превышающее давление на поверхности океана. Транспортные средства могут исследовать разнообразие жизни в траншеях, а также могут помочь ученым исследовать океаны на спутниках Юпитера и Сатурна в будущем.
Гигантская изопода — глубоководное ракообразное.
Почему составить карту океана так сложно
С строго научной точки зрения, туристические поездки на дно океана мало способствуют нашему пониманию тайн океана.
«Люди любят превосходную степень, — сказал Фельдман. «Мы хотим идти к самому высокому, самому низкому, самому длинному».
Но только «очень небольшой процент глубин океана и даже среднего океана был замечен человеческими глазами — бесконечно малая часть. Нанесена на карту очень и очень небольшая часть дна океана», — добавил он.
Причина, как отметил Фельдман, в значительной степени сводится к стоимости. Лодки, оснащенные гидролокатором, могут потребовать непомерных расходов. По словам Фельдмана, одно только топливо может стоить до 40 000 долларов в день.
Однако в настоящее время предпринимаются усилия по созданию окончательной карты дна океана под названием « Морское дно 2030» .
Тем не менее, есть огромные пробелы в том, что известно о морских глубинах. Из 2,2 миллиона видов, которые, как считается, существуют в океанах Земли, только 240 000 были описаны учеными, согласно Переписи океана, инициативе по регистрации и обнаружению морской жизни.
Однако невозможно точно знать, сколько существует морских существ, отметил Фельдман.
Большая часть морского дна, исследованная во время погружения 07 глубоководных исследований юго-востока США в 2019 году, проведенных NOAA и его партнерами, была покрыта этими марганцевыми конкрециями, которые были предметом пилотного испытания Deep Sea Ventures почти пять десятилетий назад.
«Мы можем все время делать оценки, но потом… вы отправляетесь в новое место и открываете совершенно новый род или совершенно новый образ жизни», — сказал он.
Достижения в области технологий могут сделать ненужным исследование океанских глубин человеком. Такие инновации, как глубоководные роботы, подводные изображения с высоким разрешением, машинное обучение и секвенирование ДНК, содержащейся в морской воде, помогут увеличить скорость и масштаб открытия новых форм жизни.
«У нас есть лучшие карты поверхности Луны, чем карты морского дна, потому что морская вода непрозрачна для радаров и других методов, которые мы используем для картографирования суши», — сказал морской эколог Алекс Роджерс, профессор природоохранной биологии Оксфордского университета в Соединенном Королевстве. «Однако 150 лет современной океанографии привели к лучшему пониманию многих аспектов океана, таких как жизнь в нем, его химический состав и его роль в системе Земли».
Картирование океана «помогает нам понять, как форма морского дна влияет на океанские течения и где обитает морская жизнь», — добавил Роджерс. «Это также помогает нам понять сейсмические опасности. Так что это фундаментальная наука, имеющая огромное значение для благополучия человека».
Здоровье человека и научные исследования
Океан считается золотой жилой соединений, и его исследование привело к нескольким прорывам в биомедицине.
Первый препарат морского происхождения, цитарабин, был одобрен в 1969 году для лечения лейкемии. Лекарство было выделено из морской губки.
Работа над биологически активными соединениями в яде конусных улиток, разновидности морского моллюска, привела к разработке сильнодействующего болеутоляющего средства под названием зиконотид (коммерчески известный как Приалт).
Ученые разработали ПЦР, или полимеразную цепную реакцию, метод, широко используемый для копирования нитей ДНК с помощью фермента, выделенного из микроба, обнаруженного в морских гидротермальных источниках. А обнаруженный у медуз зеленый флуоресцентный белок позволяет исследователям наблюдать за некогда невидимыми процессами, включая распространение раковых клеток и развитие нервных клеток.
Это всего лишь несколько примеров. Исследователи говорят, что океан и жизнь, которую он содержит, могут дать ответы на некоторые из самых больших проблем медицины, таких как устойчивость к антибиотикам. Изучение моря также может рассказать нам о том, как развивалась жизнь.
«Океан содержит гораздо больше глубинных ветвей жизни, которые развились на Земле за 4 миллиарда лет, поэтому морская жизнь может многое рассказать нам об эволюции как целых организмов, так и конкретных биологических систем, таких как гены развития и иммунная система». Роджерс сказал по электронной почте.
