หลุมมหาสมุทรคืออะไร

หลุมมหาสมุทร เป็นก้นเหวในก้นทะเลที่ก่อตัวขึ้นอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของแผ่นเปลือกโลกของโลกซึ่งเมื่อการบรรจบกันจะถูกผลักลงใต้อีกด้านหนึ่ง

การหดตัวรูปตัววีที่ยาวและแคบเหล่านี้เป็นส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรและพบได้ทั่วโลกถึงระดับความลึกประมาณ 10 กิโลเมตรต่ำกว่าระดับน้ำทะเล

ในมหาสมุทรแปซิฟิกเป็นหลุมที่ลึกที่สุดและเป็นส่วนหนึ่งของ "วงแหวนแห่งไฟ" ซึ่งรวมถึงภูเขาไฟที่กำลังลุกไหม้และเขตแผ่นดินไหว

หลุมมหาสมุทรที่ลึกที่สุดคือร่องลึกบาดาลมาเรียนาตั้งอยู่ใกล้กับหมู่เกาะมารินัสที่มีความยาวมากกว่า 1, 580 ไมล์หรือ 2, 542 กิโลเมตรยาวกว่าแกรนด์แคนยอน 5 เท่าในโคโลราโดสหรัฐอเมริกาและโดยเฉลี่ยเพียง 43 ไมล์ ( กว้าง 69 กิโลเมตร)

Challenger Abyss ตั้งอยู่ที่ 10, 911 เมตรซึ่งเป็นส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร ในทำนองเดียวกันหลุมศพของตองกา, Kuriles, Kermadec และฟิลิปปินส์มีความลึกมากกว่า 10, 000 เมตร

ในการเปรียบเทียบ Mount Everest มีความสูง 8, 848 เมตรจากระดับน้ำทะเลซึ่งหมายความว่าร่องลึกบาดาลมาเรียนาในส่วนที่ลึกที่สุดนั้นลึกกว่า 2, 000 เมตร

หลุมมหาสมุทรครอบครองชั้นที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร ความกดดันที่รุนแรงการขาดแสงแดดและอุณหภูมิเยือกเย็นของสถานที่แห่งนี้ทำให้มันเป็นหนึ่งในแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีเอกลักษณ์ที่สุดในโลก

ร่องลึกมหาสมุทรก่อตัวอย่างไร

หลุมที่เกิดขึ้นจากการเหลื่อมเป็นกระบวนการธรณีฟิสิกส์ที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นหรือมากกว่าของโลกมาบรรจบกันและผลักที่เก่าแก่ที่สุดและหนาแน่นที่สุดถูกผลักภายใต้แผ่นที่มีน้ำหนักเบาทำให้พื้นทะเลและเปลือกนอก (เปลือกโลก) มันเป็นส่วนโค้งและก่อให้เกิดความลาดชัน

โซนมุดตัว

กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อขอบของแผ่นเปลือกโลกหนาแน่นตรงกับขอบของแผ่นเปลือกโลกหนาแน่นน้อยกว่าแผ่นเปลือกโลกที่มีความหนาแน่นลดลง ขอบเขตชนิดนี้ระหว่างเลเยอร์ของชั้นบรรยากาศเรียกว่าลู่เข้า สถานที่ที่มีแผ่นเปลือกโลกหนาแน่นมากที่สุดเรียกว่าเขตมุดตัว

กระบวนการมุดตัวทำให้องค์ประกอบทางธรณีวิทยาแบบหลุมมีหน้าที่รับผิดชอบต่อส่วนสำคัญของกิจกรรมการไหวสะเทือนของโลกและมักจะเป็นศูนย์กลางของแผ่นดินไหวขนาดใหญ่รวมถึงแผ่นดินไหวที่บันทึกไว้ที่ใหญ่ที่สุด

ร่องลึกมหาสมุทรบางอันเกิดจากการเหลื่อมกันระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่มีเปลือกโลกและแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร เปลือกทวีปนั้นมักจะลอยอยู่เหนือเปลือกโลกและมักจะถูก subducted

ร่องลึกมหาสมุทรที่รู้จักมากที่สุดเป็นผลมาจากขอบเขตระหว่างแผ่นเปลือกโลกบรรจบกัน ร่องน้ำเปรู - ชิลีบนชายฝั่งตะวันตกของอเมริกาใต้นั้นเกิดจากเปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่น Nazca ที่ย่อยอยู่ใต้แผ่นทวีปของแผ่นอเมริกาใต้

ร่องริวกิวซึ่งยื่นออกมาจากทางใต้ของญี่ปุ่นก่อตัวขึ้นในลักษณะที่เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นเปลือกโลกของฟิลิปปินส์ภายใต้เปลือกโลกทวีปของแผ่นเปลือกโลกยูเรเชียน

หลุมมหาสมุทรที่เกิดขึ้นน้อยมากสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นที่มีเปลือกโลกเกิดขึ้น ร่องลึกบาดาลมาเรียนาในมหาสมุทรแปซิฟิกใต้นั้นเกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรแปซิฟิกถูกจัดวางไว้ใต้แผ่นที่เล็กและหนาแน่นที่สุดของฟิลิปปินส์

ในเขตมุดตัวส่วนหนึ่งของวัสดุที่หลอมเหลวซึ่งเคยเป็นพื้นทะเลมักจะถูกยกขึ้นผ่านภูเขาไฟที่อยู่ใกล้หลุม ภูเขาไฟมักจะสร้างซุ้มโค้งภูเขาไฟซึ่งเป็นเกาะของภูเขาที่ทอดตัวขนานกับหลุม

ร่อง Aleutian ก่อตัวขึ้นที่แผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกภายใต้แผ่นอเมริกาเหนือในภูมิภาคอาร์กติกระหว่างรัฐอลาสก้าในสหรัฐอเมริกาและภูมิภาคไซบีเรียของรัสเซีย หมู่เกาะอะลูเชียนก่อตัวเป็นแนวภูเขาไฟที่ออกจากคาบสมุทรอะแลสกาและทางเหนือของร่องอะลูเตีย

ไม่ใช่ร่องลึกมหาสมุทรทั้งหมดที่อยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก ร่องน้ำเปอร์โตริโกเป็นภาวะซึมเศร้าแปรสัณฐานที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นบางส่วนจากเขตมุดตัวของแอนทิลลิสน้อย ที่นี่เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ของทวีปอเมริกาเหนืออยู่ภายใต้เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นแคริบเบียนที่เล็กที่สุด

ทำไมร่องลึกมหาสมุทรถึงสำคัญ?

ความรู้เกี่ยวกับสนามเพลาะในมหาสมุทรนั้นมี จำกัด เนื่องจากความลึกและสถานที่ห่างไกล แต่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าพวกเขามีบทบาทสำคัญในชีวิตของเราบนแผ่นดินใหญ่

กิจกรรมแผ่นดินไหวของโลกส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเขตมุดตัวซึ่งสามารถมีผลกระทบร้ายแรงต่อชุมชนชายฝั่งทะเลและต่อเศรษฐกิจโลก

แผ่นดินไหวบนพื้นทะเลที่เกิดขึ้นในเขตมุดตัวมีหน้าที่รับผิดชอบต่อเหตุการณ์สึนามิในมหาสมุทรอินเดียในปี 2547 และแผ่นดินไหวโทโฮกุและสึนามิในญี่ปุ่นในปี 2554

โดยการศึกษาร่องลึกมหาสมุทรนักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจกระบวนการทางกายภาพของการมุดตัวและสาเหตุของภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงเหล่านี้

การศึกษาหลุมยังช่วยให้นักวิจัยมีความเข้าใจในรูปแบบใหม่และการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตจากระดับความลึกของทะเลสู่สภาพแวดล้อมซึ่งอาจเป็นกุญแจสู่ความก้าวหน้าทางชีวภาพและชีวการแพทย์

การศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลมีการปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสามารถช่วยให้เกิดความเข้าใจในการวิจัยในหลาย ๆ ด้านตั้งแต่การรักษาโรคเบาหวานไปจนถึงการปรับปรุงสารซักฟอก

นักวิจัยได้ค้นพบจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในปล่องไฮโดรเทอร์มอลในทะเลลึกที่มีศักยภาพในการเป็นยาปฏิชีวนะและยารักษาโรคมะเร็งรูปแบบใหม่

การปรับตัวเช่นนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจที่มาของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรขณะที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบพันธุศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เพื่อรวบรวมปริศนาของเรื่องราวที่ว่าชีวิตขยายตัวระหว่างระบบนิเวศที่แยกจากกันและในที่สุด มหาสมุทรของโลก

การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ยังเผยให้เห็นวัสดุคาร์บอนจำนวนมากที่ไม่คาดคิดและสะสมอยู่ในหลุมซึ่งอาจบ่งบอกว่าภูมิภาคเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในภูมิอากาศของโลก

คาร์บอนนี้จะถูกยึดในเสื้อคลุมของโลกผ่านการมุดตัวหรือการบริโภคโดยแบคทีเรียในหลุม

การค้นพบนี้นำเสนอโอกาสในการสำรวจบทบาทของหลุมทั้งในฐานะที่เป็นแหล่งกำเนิด (ผ่านภูเขาไฟและกระบวนการอื่น ๆ ) และเป็นแหล่งกักเก็บในวัฏจักรคาร์บอนของดาวเคราะห์ที่สามารถมีอิทธิพลต่อวิธีที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจและทำนายในที่สุด ผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่จากความลึกของท้องทะเลตั้งแต่ดำน้ำไปจนถึงกล้องและเซ็นเซอร์และตัวอย่างจะเป็นโอกาสที่ดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบระบบนิเวศของหลุมเป็นเวลานาน

ในที่สุดสิ่งนี้จะทำให้เรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับแผ่นดินไหวและกระบวนการทางธรณีฟิสิกส์ทบทวนว่านักวิทยาศาสตร์เข้าใจวัฏจักรคาร์บอนโลกอย่างไรให้ลู่ทางสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์และอาจนำไปสู่ความเข้าใจใหม่ ๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการของชีวิตบนโลก

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบบเดียวกันนี้จะสร้างขีดความสามารถใหม่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษามหาสมุทรโดยรวมตั้งแต่แนวชายฝั่งระยะไกลไปจนถึงมหาสมุทรอาร์กติกที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง

ชีวิตในร่องลึกมหาสมุทร

ร่องลึกมหาสมุทรเป็นหนึ่งในที่อยู่อาศัยที่เป็นมิตรที่สุดในโลก ความดันมากกว่า 1, 000 ครั้งเทียบกับพื้นผิวและอุณหภูมิของน้ำสูงกว่าจุดเยือกแข็งเล็กน้อย บางทีที่สำคัญกว่านั้นคือแสงแดดไม่ได้แทรกซึมร่องลึกใต้มหาสมุทรทำให้การสังเคราะห์แสงเป็นไปไม่ได้

สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในร่องลึกมหาสมุทรมีวิวัฒนาการด้วยการดัดแปลงที่ผิดปกติเพื่อพัฒนาในหุบเขาเย็นและมืดเหล่านี้

พฤติกรรมของมันคือการทดสอบของสิ่งที่เรียกว่า "สมมติฐานปฏิสัมพันธ์ทางภาพ" ซึ่งบอกว่ายิ่งทัศนวิสัยของสิ่งมีชีวิตมากเท่าไหร่พลังงานก็ยิ่งต้องใช้เพื่อล่าเหยื่อหรือไล่ล่า โดยทั่วไปแล้วชีวิตในสนามเพลาะในมหาสมุทรมืดจะถูกโดดเดี่ยวและเคลื่อนไหวช้า

ความดัน

ความดันที่ด้านล่างของ Challenger Abyss ซึ่งเป็นที่ที่ลึกที่สุดในโลกคือ 703 กิโลกรัมต่อตารางเมตร (8 ตันต่อตารางนิ้ว) สัตว์ทะเลขนาดใหญ่เช่นฉลามและปลาวาฬไม่สามารถมีชีวิตอยู่ในความลึกที่ท่วมท้น

สิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่เจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงเหล่านี้ไม่มีอวัยวะที่เต็มไปด้วยก๊าซเช่นปอด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปลาดาวหรือแมงกะพรุนส่วนใหญ่ทำจากน้ำและวัสดุที่เป็นวุ้นซึ่งไม่สามารถถูกบดอัดได้ง่ายเหมือนปอดหรือกระดูก

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำนวนมากสำรวจความลึกได้ดีพอที่จะทำให้การอพยพในแนวดิ่งสูงกว่า 1, 000 เมตรจากก้นหลุมในแต่ละวัน

แม้แต่ปลาในบ่อลึกก็มีวุ้น ยกตัวอย่างเช่นปลาหอยทากหลายชนิดที่มีหัวหลอดเช่นอาศัยอยู่ที่ก้นร่องลึกบาดาลมาเรียนา ร่างกายของปลาเหล่านี้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับผ้าเช็ดหน้าที่ใช้แล้วทิ้ง

มืดและลึก

ร่องลึกของมหาสมุทรตื้น ๆ นั้นมีความดันลดลง แต่ยังคงสามารถอยู่นอกพื้นที่ของแสงอาทิตย์ที่ซึ่งแสงส่องผ่านน้ำ

ปลาจำนวนมากปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในหลุมดำในมหาสมุทรเหล่านี้ บางคนใช้แสงเรืองแสงซึ่งหมายความว่าพวกเขาสร้างแสงของตัวเองเพื่อที่จะดึงดูดเหยื่อของพวกเขาหาคู่หรือขับไล่นักล่า

เครือข่ายอาหาร

หากไม่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงชุมชนทางทะเลขึ้นอยู่กับแหล่งอาหารที่ผิดปกติสองแหล่งเป็นหลัก

อย่างแรกคือ "ทะเลหิมะ" ทะเลหิมะเป็นฤดูใบไม้ร่วงของวัสดุอินทรีย์อย่างต่อเนื่องจากความสูงในคอลัมน์น้ำ ทะเลหิมะส่วนใหญ่เป็นขยะรวมถึงมูลสัตว์และซากของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วเช่นปลาหรือสาหร่ายทะเล หิมะทะเลที่อุดมด้วยสารอาหารนี้เลี้ยงสัตว์เช่นปลิงทะเลหรือแวมไพร์ปลาหมึก

แหล่งสารอาหารอีกแหล่งสำหรับใยอาหารจากร่องลึกมหาสมุทรไม่ได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่มาจากการสังเคราะห์ด้วยเคมี การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตในร่องมหาสมุทรเช่นแบคทีเรียแปลงสารประกอบทางเคมีให้กลายเป็นสารอาหารอินทรีย์

สารประกอบทางเคมีที่ใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมีคือมีเธนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ขับออกจากช่องระบายความร้อนที่ปล่อยก๊าซและของเหลวร้อนที่เป็นพิษลงในน้ำทะเลที่เย็นจัด สัตว์ทั่วไปที่ขึ้นอยู่กับแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีที่จะได้รับอาหารคือหนอนหลอดยักษ์

สำรวจหลุมศพ

หลุมมหาสมุทรยังคงเป็นหนึ่งในที่อยู่อาศัยทางทะเลที่เข้าใจยากและไม่ค่อยมีใครรู้จัก จนถึงปี 1950 นักสมุทรศาสตร์หลายคนคิดว่าหลุมเหล่านี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใกล้จะไร้ชีวิต แม้กระทั่งทุกวันนี้งานวิจัยส่วนใหญ่ในสนามเพลาะในมหาสมุทรนั้นมีพื้นฐานมาจากตัวอย่างของพื้นทะเล

นั่นคือการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆเมื่อนักสำรวจขุดลึกลงไปอย่างแท้จริง Challenger Abyss ที่ด้านล่างของร่องน้ำ Marianas ตั้งอยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรแปซิฟิกใกล้กับเกาะกวม

มีเพียงสามคนเท่านั้นที่ได้ไปเยี่ยมชม Challenger Abyss ซึ่งเป็นหลุมมหาสมุทรที่ลึกที่สุดในโลก: ทีมงานร่วมฝรั่งเศส - อเมริกัน (Jacques Piccard และ Don Walsh) ในปี 1960 ถึงระดับความลึก 10, 916 เมตรและนักสำรวจที่พักอาศัย National Geographic James Cameron ในปี 2555 สูงถึง 10, 984 เมตร (การสำรวจไร้คนขับอีกสองคนได้สำรวจ Challenger Abyss)

วิศวกรรมของ submersibles เพื่อสำรวจร่องลึกมหาสมุทรนำเสนอชุดของความท้าทายที่ไม่ซ้ำกัน

submersibles จะต้องแข็งแกร่งและต้านทานอย่างไม่น่าเชื่อในการต่อสู้กับกระแสน้ำในมหาสมุทรที่แข็งแกร่งการมองเห็นที่ไม่เป็นศูนย์และแรงกดดันจากร่องลึกบาดาลมาเรียนา

การพัฒนาวิศวกรรมเพื่อการขนส่งคนอย่างปลอดภัยรวมถึงอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ เรือดำน้ำที่นำ Piccard และ Walsh ไปยัง Challenger Abyss ซึ่งเป็น Trieste ที่ไม่ธรรมดาเป็นเรือที่ไม่ธรรมดาที่รู้จักกันในชื่อ bathyscaphe (เรือดำน้ำเพื่อสำรวจความลึกของมหาสมุทร)

Deepsea Challenger ที่อยู่ใต้น้ำของ Cameron ได้จัดการกับความท้าทายทางวิศวกรรมด้วยวิธีการที่เป็นนวัตกรรม เพื่อต่อสู้กับกระแสน้ำในทะเลลึกเรือดำน้ำได้รับการออกแบบให้หมุนอย่างช้าๆเมื่อลงมา

แสงในเรือดำน้ำไม่ใช่หลอดไส้หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่การจัดเรียงของหลอด LED ขนาดเล็กที่ส่องสว่างพื้นที่ประมาณ 30 เมตร

บางทีอาจเป็นเรื่องที่น่าอัศจรรย์กว่านั้น Deepsea Challenger นั้นถูกออกแบบมาให้ถูกบีบอัด คาเมรอนและทีมของเขาสร้างโฟมที่ทำจากแก้วสังเคราะห์ที่อนุญาตให้ยานพาหนะถูกบีบอัดภายใต้แรงกดดันของมหาสมุทร ผู้ท้าชิง Deepsea กลับไปที่พื้นผิว 7.6 เซนติเมตรเล็กกว่าตอนสืบเชื้อสาย