Görgessen a Föld legmélyebb árkának fenekére!

Két kőzetlemez határánál alakult ki a Föld legmélyebb pontjaként ismert Challenger Deep, a Mariana-árok 11 034 méter mély szakadéka. A gigantikus hasadék méretei szinte elképzelhetetlenek: ha a Mount Everestet elhelyeznénk benne, a hegy fölött akkor is több mint 2000 méter mély tenger hullámzana. A szakadékba először és eleddig utoljára 50 évvel ezelőtt jutott le ember Jacques Piccard és Don Walsh személyében, új utat nyitva a mélytengerek különleges világának kutatásában.

A Mariana-árok a világóceán legmélyebb területe, s egyben a földkéreg legnagyobb bemélyedése is. Hiába azonban e két rekord, mégsem ez a terület van legközelebb Földünk középpontjához, hiszen annak alakja nem tökéletes gömb; a sarkoknál például lapultabb, így a sarkvidéki régió több kilométerrel közelebb fekszik bolygónk közepéhez.

Ilyen méretű árokrendszer csak komoly tektonikai folyamatok révén jöhet létre, a földi kőzetlemezek mozgásával (ez az ún. lemeztektonika). A Csendes-óceáni- és a Mariana-lemezek közelednek egymáshoz, utóbbi alá nyomul be az előbbi, létrehozva ezzel egy hatalmas, 2550 kilométer hosszú árokrendszert, illetve mögötte, a Mariana-lemezen egy vulkáni szigetívet. E folyamat önmagában véve nem egyedülálló a Földön, így jöttek létre például Japán szigetei, valamint az előttük levő, helyenként akár 9000 méter mély Japán-árok is, de kétségkívül a Mariana-árok a legrobusztusabb példa.

A Mariana-árok kutatása

A tengeri mélységmérések története egészen a XVIII. század végéig nyúlik vissza Lord Mulgrave-nek az Északi-sarkvidék tengereiben végzett méréseivel, amelyek közül a legmélyebb elérte az 1250 métert.

A Mariana-árok területén először az 1870-es években végeztek mélységmérést a Challenger expedíció során; az általuk mért rekordmélység 9636 méter volt. 1951-ben aztán, a Challenger-II expedíció során megtalálták az árokrendszer addig ismert legmélyebb, 10 900 méter mély pontját (11°19'É, 142°15'K), amelyet Challenger-mélyedésnek neveztek el. A négyéves expedíció során azonban nemcsak mélységmérések történtek, de a komoly térképezőmunka mellett 5000 új élőlényfajt is felfedeztek. 1957-ben a szovjet Vityaz hajó fedélzetén Udincsev professzor vezetésével újabb méréseket végeztek, és az árokrendszer legmélyebb pontjaként 11 034 métert állapítottak meg (forrás: The Challenger Society for Marine Science). Érthető tehát, hogy a Mariana-árok gyorsan a mélytengeri kutatások középpontjába került, és az utóbbi évtizedekben számtalan tudós dolgozott a területen (pl. a National Oceanic and Atmospheric Administration, USA; vagy a Hawaii Mapping Research Group expedíciói).

Az elmúlt 50 évben összesen három merülést hajtottak végre a Challenger-mélyedésbe. Az első és mindeddig az egyetlen olyan, amelynek során emberek is leszálltak a mélybe, 1960. január 23-án történt. Az amerikai Trieste tengeralattjáró fedélzetén Jacquest Piccard és Don Walsh 10 916 méteres mélységig jutott, ahol a földfelszíni nyomás több mint ezerszeresét kellett hajójuknak kiállnia. Több mint 30 évvel később, 1995-ben egy japán automata tengeralattjáró (Kaiko), majd 2009-ben egy amerikai szerkezet (Nereus, a Woods Hole Oceanographic Institution fejlesztette ki) jutott le a Challenger-mélyedés több mint 10 900 méteres mélységébe kutatómunkája során.

Jacques Piccard svájci és Donald Walsh amerikai óceánkutató a Triest mélytengeri tengeralattjáróval lemerülni készül 10 916 méteres mélységbe, a Mariana-árokba 1960. január 23-án

Mélytengeri (élet)körülmények

Míg az óceánok felszínhez közeli vízrétegeiben pezseg az élet, addig az 1000 méternél mélyebb vizekben, vagyis a világtengerek víztömegének csaknem 80%-ában a felszíniekhez képest igencsak extrém életkörülmények között (pl. nagy nyomás, eltérő kémiai összetétel stb.) csak speciális (ún. extremofil, azaz extrém életkörülményeket kedvelő, túlélő) élőlények képesek az életre.

Mélység szempontjából a partoktól távolabbi, nyílt tengereket (az ún. pelágikus régiót) öt zónára oszthatjuk. A legsekélyebb a 200 méteres vízmélységig terjedő epipelágikus öv, amely alatt 200-1000 méterig a mezopelágikus régiót találhatjuk. Az igazi mélytengereket a batiális (1000-4000 méterig), valamint az abisszális (4000-6000 méterig) zónák képviselik. A mélytengeri árkok pedig az ún. hadális zónában (6000 méter alatt) találhatóak.

Igen fontos tényező az élet szempontjából az átvilágítottság, hiszen ez befolyásolja, hogy hol tudnak megélni a tápláléklánc alapjául is szolgáló fotoszintetizáló élőlények (így például nyílt vízen a növényi planktonok, partközelben pedig az algák). A Nap által átvilágított felső, körülbelül 100 méteres mélységig terjedő zónát fotikus övnek is hívják, itt zajlik le a Földön lejátszódó fotoszintézis 70%-a. Ez alatt a zóna alatt, 100-1000 méterig terjed az enyhe derengés zónája, a diszfotikus öv. E régióban, bár van mérhető fény, annak mennyisége már nem elegendő arra, hogy fotoszintetizáló élőlények megélhessenek ott. 1000 méter alatt pedig az ún. afotikus öv található, ahol teljes sötétség uralkodik.

Szintén jelentős az élőlények szempontjából a nyomás, hiszen az a vízben lefelé haladva 10 méterenként 1 atmoszférával (atm) nő, így a mélytengerekben akár több mint 1000 atm nyomás is előfordulhat (azaz a földfelszíni nyomás több mint ezerszerese). Ilyen extrém körülményekhez különleges alkalmazkodóképesség szükséges; ezzel az ún. piezofil élőlények rendelkeznek (pl. különböző baktériumok, egysejtűek vagy akár halak is).

Míg a vízfelszínhez közel élő élőlények oxigénigénye igen magas, addig a mélytengerieknek adaptálódniuk kellett ahhoz, hogy ott sokkal kevesebb van e gázból a vízben. Lefelé haladva a tengerben egyre csökken az oxigén mennyisége, mígnem elér egy minimumszintet (ez az ún. oxigénminimum-zóna) körülbelül 300-1000 méter között, majd a mennyiség enyhén megemelkedik. Ez a minimum zóna úgy alakul ki, hogy amellett, hogy abban a régióban már jelentősen csökkent az oldott oxigén mennyisége, még túl sok is az olyan élőlény, amely használ belőle.

Az ún. aragonitkompenzációs szint (ACD) és a kalcitkompenzációs szint (CCD) a mészvázú élőlények szempontjából jelentős, ugyanis e két ásvány alkothatja a különböző vázelemeket. A mélységgel lefelé haladva e két karbonátásvány visszaoldódása a vízbe egyre intenzívebb, mígnem elérjük az ACD-t, majd nemsokára a CCD-t is (ezek mélysége a különböző óceánokban és a különböző földtörténeti időkben változó, általában a CCD 3,5-5,5 km között helyezkedik el). Ez utóbbi szint alatt semmiféle mészváz nem maradhat meg, így a mélyebben élő állatok vázelemeinek (ha vannak) kova-tartalmúaknak kell lenniük. Érdekesség, hogy épp ezért például a Mariana-árokban találtak "puhavázas" foraminifera egysejtűeket is (forrás: http://marinebio.org/).

Kiss Gabriella

Lent: a Mariana-árok méretarányos rajza egy kékbálnához képest (hosszúkás sötét alakzat fent). Görgessen az árok fenekére!

* * *

Rovatunk mostantól a Facebookon és a Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk.