หลุมมหาสมุทรคืออะไร?

ร่องลึกมหาสมุทร มันเป็นก้นเหวในก้นทะเลที่ก่อตัวขึ้นอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของแผ่นเปลือกโลกของโลกเมื่อการบรรจบกันถูกผลักลงใต้.

รูปตัว V ที่มีความยาวและแคบเหล่านี้เป็นส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรและพบได้ทั่วโลกถึงระดับความลึกประมาณ 10 กิโลเมตรต่ำกว่าระดับน้ำทะเล.

ในมหาสมุทรแปซิฟิกเป็นหลุมที่ลึกที่สุดและเป็นส่วนหนึ่งของ "วงแหวนแห่งไฟ" ซึ่งรวมถึงภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่และเขตแผ่นดินไหว.

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

ที่นั่น Challenger Abyss ตั้งอยู่ซึ่งอยู่ที่ 10,911 เมตรซึ่งเป็นส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร ในทำนองเดียวกันหลุมศพของตองกา, Kuriles, Kermadec และฟิลิปปินส์มีความลึกมากกว่า 10,000 เมตร.

ในการเปรียบเทียบ Mount Everest มีความสูง 8,848 เมตรจากระดับน้ำทะเลซึ่งหมายความว่าร่องลึกบาดาลมาเรียนาในส่วนที่ลึกที่สุดคือลึกกว่า 2,000 เมตร.

หลุมมหาสมุทรครอบครองชั้นที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร ความกดดันที่รุนแรงการขาดแสงแดดและอุณหภูมิเยือกเย็นของสถานที่แห่งนี้ทำให้มันเป็นหนึ่งในแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีเอกลักษณ์ที่สุดในโลก.

หลุมมหาสมุทรก่อตัวอย่างไร?

หลุมที่เกิดขึ้นจากการเหลื่อมเป็นกระบวนการธรณีฟิสิกส์ที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นหรือมากกว่าของโลกมาบรรจบกันและที่เก่าแก่ที่สุดและหนาแน่นที่สุดถูกผลักภายใต้แผ่นไฟแช็กทำให้พื้นทะเลและเปลือกนอก (เปลือกโลก) เส้นโค้งและรูปแบบความลาดชันเป็นภาวะซึมเศร้ารูปตัววี.  

โซนมุดตัว

กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อขอบของแผ่นเปลือกโลกหนาแน่นตรงกับขอบของแผ่นเปลือกโลกที่หนาแน่นน้อยกว่าแผ่นเปลือกโลกหนาแน่นโค้งลง ขอบเขตประเภทนี้ระหว่างเลเยอร์ของธรณีภาคเรียกว่าลู่เข้า สถานที่ที่แผ่นเปลือกโลกหนาแน่นมากที่สุดเรียกว่าเขตมุดตัว.

กระบวนการมุดตัวทำให้องค์ประกอบทางธรณีวิทยาแบบหลุมมีหน้าที่รับผิดชอบต่อส่วนสำคัญของกิจกรรมการไหวสะเทือนของโลกและมักเป็นศูนย์กลางของแผ่นดินไหวขนาดใหญ่รวมถึงการเกิดแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่ขึ้น.

ร่องลึกมหาสมุทรบางอันเกิดขึ้นจากการเหลื่อมกันระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่มีเปลือกโลกและแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร เปลือกทวีปนั้นมักจะลอยอยู่เหนือเปลือกโลกและมักจะถูก subducted.

ร่องลึกมหาสมุทรที่รู้จักมากที่สุดเป็นผลมาจากขอบเขตระหว่างแผ่นเปลือกโลกบรรจบกัน ร่องน้ำเปรู - ชิลีของชายฝั่งตะวันตกของอเมริกาใต้นั้นเกิดจากเปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่น Nazca ที่ subducts ภายใต้เปลือกทวีปของแผ่นของอเมริกาใต้.

ร่องริวกิวซึ่งยื่นออกมาจากทางใต้ของญี่ปุ่นก่อตัวขึ้นในลักษณะที่เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นเปลือกโลกของฟิลิปปินส์ภายใต้เปลือกทวีปของแผ่นเปลือกโลกยูเรเชียน.

หลุมมหาสมุทรที่เกิดขึ้นน้อยมากสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นที่มีเปลือกโลกเกิดขึ้น ร่องลึกบาดาลมาเรียนาในมหาสมุทรแปซิฟิกใต้นั้นเกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรแปซิฟิกอันน่าทึ่งภายใต้แผ่นที่เล็กและหนาแน่นที่สุดของฟิลิปปินส์.

ในเขตมุดตัวส่วนหนึ่งของวัสดุหลอมเหลวซึ่งเคยเป็นพื้นทะเลมักจะถูกยกขึ้นผ่านภูเขาไฟที่อยู่ใกล้หลุม ภูเขาไฟมักจะสร้างซุ้มโค้งภูเขาไฟซึ่งเป็นเกาะเชนภูเขาที่อยู่ขนานกับหลุม.

ร่อง Aleutian ก่อตัวขึ้นที่แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรแปซิฟิก subducts ภายใต้แผ่นอเมริกาเหนือในภูมิภาคอาร์กติกระหว่างรัฐอลาสก้าในสหรัฐอเมริกาและภูมิภาคไซบีเรียของรัสเซีย หมู่เกาะอะลูเชียนก่อตัวเป็นแนวภูเขาไฟที่ออกจากคาบสมุทรอะแลสกาและทางเหนือของร่องอะลูเตีย.

ไม่ใช่ร่องลึกมหาสมุทรทั้งหมดที่อยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก ร่องน้ำเปอร์โตริโกเป็นภาวะซึมเศร้าแปรสัณฐานที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นบางส่วนจากเขตมุดตัวของแอนทิลลิสน้อย ที่นี่เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ของทวีปอเมริกาเหนืออยู่ภายใต้เปลือกโลกมหาสมุทรของแผ่นแคริบเบียนที่เล็กที่สุด.

ทำไมร่องลึกมหาสมุทรจึงมีความสำคัญ?

ความรู้เกี่ยวกับร่องลึกก้นสมุทรถูก จำกัด เนื่องจากความลึกและความห่างไกลจากที่ตั้ง แต่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าพวกเขามีบทบาทสำคัญในชีวิตของเราบนบก.

กิจกรรมแผ่นดินไหวทั่วโลกส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเขตมุดตัวซึ่งสามารถส่งผลกระทบร้ายแรงต่อชุมชนชายฝั่งทะเลและต่อเศรษฐกิจโลก.

แผ่นดินไหวบนพื้นทะเลที่เกิดขึ้นในเขตมุดตัวมีหน้าที่รับผิดชอบต่อเหตุการณ์สึนามิในมหาสมุทรอินเดียในปี 2547 และแผ่นดินไหวโทโฮกุและสึนามิในญี่ปุ่นในปี 2554.

โดยการศึกษาร่องลึกมหาสมุทรนักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจกระบวนการทางกายภาพของการมุดตัวและสาเหตุของภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงเหล่านี้.

การศึกษาหลุมยังช่วยให้นักวิจัยมีความเข้าใจในรูปแบบใหม่และการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตจากระดับความลึกของทะเลสู่สภาพแวดล้อมซึ่งอาจมีกุญแจสู่ความก้าวหน้าทางชีวภาพและชีวการแพทย์.

การศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลมีการปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสามารถช่วยให้เกิดความเข้าใจในการวิจัยที่หลากหลายตั้งแต่การรักษาโรคเบาหวานไปจนถึงการปรับปรุงผงซักฟอก.

นักวิจัยได้ค้นพบจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในปล่องไฮโดรเทอร์มอลในทะเลลึกที่มีศักยภาพในการเป็นยาปฏิชีวนะและยารักษาโรคมะเร็งรูปแบบใหม่.

การปรับตัวเช่นนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจที่มาของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรขณะที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบพันธุศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เพื่อรวบรวมปริศนาของเรื่องราวที่ว่าชีวิตขยายตัวระหว่างระบบนิเวศที่แยกจากกันและในที่สุด มหาสมุทรของโลก.

การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ยังเผยให้เห็นวัสดุคาร์บอนจำนวนมากที่ไม่คาดคิดและสะสมอยู่ในหลุมซึ่งอาจบ่งบอกว่าภูมิภาคเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในสภาพภูมิอากาศของโลก.

คาร์บอนนี้จะถูกยึดในเสื้อคลุมของโลกผ่านการมุดตัวหรือการบริโภคโดยแบคทีเรียจากหลุม.

การค้นพบนี้นำเสนอโอกาสในการสำรวจบทบาทของหลุมทั้งในฐานะที่เป็นแหล่งกำเนิด (ผ่านภูเขาไฟและกระบวนการอื่น ๆ ) และเป็นแหล่งกักเก็บในวัฏจักรคาร์บอนของดาวเคราะห์ที่สามารถมีอิทธิพลต่อวิธีที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจและทำนายในที่สุด ผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ.

การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่จากความลึกของท้องทะเลตั้งแต่ดำน้ำไปจนถึงกล้องและเซ็นเซอร์และตัวอย่างจะเป็นโอกาสที่ดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบระบบนิเวศของหลุมเป็นระยะเวลานาน.

ในที่สุดสิ่งนี้จะทำให้เรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการเกิดแผ่นดินไหวและกระบวนการทางธรณีฟิสิกส์ทบทวนว่านักวิทยาศาสตร์เข้าใจวัฏจักรคาร์บอนโลกอย่างไรให้ลู่ทางสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์และอาจนำไปสู่ความเข้าใจใหม่ ๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการของชีวิตบนโลก.

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบบเดียวกันนี้จะสร้างขีดความสามารถใหม่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษามหาสมุทรโดยรวมตั้งแต่แนวชายฝั่งระยะไกลไปจนถึงมหาสมุทรอาร์กติกที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง.

ชีวิตในร่องลึกมหาสมุทร

ร่องลึกมหาสมุทรเป็นหนึ่งในที่อยู่อาศัยที่เป็นมิตรที่สุดในโลก ความดันมากกว่า 1,000 เท่าเทียบกับพื้นผิวและอุณหภูมิของน้ำสูงกว่าจุดเยือกแข็งเล็กน้อย บางทีที่สำคัญกว่านั้นคือแสงแดดไม่ได้แทรกซึมร่องลึกใต้มหาสมุทรทำให้การสังเคราะห์แสงเป็นไปไม่ได้.

สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในร่องลึกมหาสมุทรมีวิวัฒนาการด้วยการดัดแปลงที่ผิดปกติเพื่อพัฒนาในหุบเขาเย็นและมืดเหล่านี้.

พฤติกรรมของมันคือการทดสอบของสิ่งที่เรียกว่า "สมมติฐานปฏิสัมพันธ์ทางภาพ" ซึ่งบอกว่ายิ่งทัศนวิสัยของสิ่งมีชีวิตมากเท่าไหร่พลังงานก็ยิ่งต้องใช้เพื่อล่าเหยื่อหรือไล่ล่า โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตในร่องลึกใต้มหาสมุทรจะถูกโดดเดี่ยวและเคลื่อนไหวช้า.

ความดัน

ความดันที่ด้านล่างของ Challenger Abyss ซึ่งเป็นที่ที่ลึกที่สุดในโลกคือ 703 กิโลกรัมต่อตารางเมตร (8 ตันต่อตารางนิ้ว) สัตว์ทะเลขนาดใหญ่เช่นฉลามและปลาวาฬไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ในความลึกแห่งการทำลาย.

สิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่เจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงเหล่านี้ไม่มีอวัยวะที่เต็มไปด้วยก๊าซเช่นปอด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปลาดาวหรือแมงกะพรุนส่วนใหญ่ทำจากน้ำและวัสดุที่เป็นวุ้นซึ่งไม่สามารถถูกบดอัดได้อย่างง่ายดายเหมือนกับปอดหรือกระดูก.

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำนวนมากสำรวจความลึกได้ดีพอที่จะทำการอพยพในแนวดิ่งมากกว่า 1,000 เมตรจากก้นหลุมในแต่ละวัน.

แม้แต่ปลาในหลุมลึกนั้นก็ยังเป็นวุ้น ยกตัวอย่างเช่นปลาหอยทากหลายชนิดที่มีหัวหลอดเช่นอาศัยอยู่ที่ก้นร่องลึกบาดาลมาเรียนา ร่างกายของปลาเหล่านี้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับผ้าเช็ดหน้าที่ใช้แล้วทิ้ง.

มืดและลึก

ร่องลึกมหาสมุทรตื้นมีแรงดันน้อยกว่า แต่ยังคงสามารถอยู่นอกพื้นที่ของแสงแดดที่แสงแทรกซึมในน้ำ.

ปลาจำนวนมากได้ปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในหลุมดำในมหาสมุทรเหล่านี้ บางคนใช้แสงเรืองแสงซึ่งหมายความว่าพวกเขาผลิตแสงของตัวเองเพื่อที่จะดึงดูดเหยื่อของพวกเขาหาคู่หรือขับไล่นักล่า.

เครือข่ายอาหาร

หากไม่มีการสังเคราะห์แสงชุมชนทางทะเลขึ้นอยู่กับแหล่งอาหารที่ผิดปกติสองแหล่งเป็นหลัก.

อย่างแรกคือ "หิมะทะเล" ทะเลหิมะเป็นฤดูใบไม้ร่วงของวัสดุอินทรีย์อย่างต่อเนื่องจากความสูงในคอลัมน์น้ำ ทะเลหิมะส่วนใหญ่เป็นขยะรวมถึงมูลสัตว์และซากของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วเช่นปลาหรือสาหร่ายทะเล หิมะทะเลที่อุดมด้วยสารอาหารนี้เลี้ยงสัตว์เช่นปลิงทะเลหรือแวมไพร์ปลาหมึก.

แหล่งสารอาหารอีกแหล่งสำหรับใยอาหารจากร่องลึกมหาสมุทรไม่ได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่มาจากการสังเคราะห์ด้วยเคมี การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตในร่องมหาสมุทรเช่นแบคทีเรียแปลงสารประกอบทางเคมีให้เป็นสารอาหารอินทรีย์.

สารประกอบทางเคมีที่ใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมีคือมีเธนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ขับออกจากช่องระบายความร้อนซึ่งปล่อยก๊าซและของเหลวร้อนที่เป็นพิษลงในน้ำทะเลที่เย็นจัด สัตว์ทั่วไปที่ขึ้นอยู่กับแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีที่จะได้รับอาหารคือหนอนหลอดยักษ์.

สำรวจหลุมศพ

หลุมมหาสมุทรยังคงเป็นหนึ่งในที่อยู่อาศัยทางทะเลที่เข้าใจยากและไม่ค่อยมีใครรู้จัก จนถึงปี 1950 นักสมุทรศาสตร์หลายคนคิดว่าหลุมเหล่านี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใกล้จะไร้ชีวิต แม้กระทั่งทุกวันนี้งานวิจัยส่วนใหญ่ในสนามเพลาะในมหาสมุทรนั้นตั้งอยู่บนพื้นฐานของตัวอย่างพื้นทะเลและการสำรวจภาพถ่าย.

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).

วิศวกรรมใต้น้ำเพื่อสำรวจร่องลึกมหาสมุทรเป็นความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร.

Submersibles จะต้องแข็งแรงและทนทานอย่างไม่น่าเชื่อในการต่อสู้กับกระแสน้ำในมหาสมุทรที่แข็งแกร่งการมองเห็นที่ไม่เป็นศูนย์และแรงกดดันจากร่องลึกบาดาลมาเรียนา.

การพัฒนาวิศวกรรมเพื่อการขนส่งคนอย่างปลอดภัยรวมถึงอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ เรือดำน้ำที่นำ Piccard และ Walsh ไปยัง Challenger Abyss, Trieste ที่ไม่ธรรมดาเป็นเรือที่ผิดปกติที่รู้จักกันในชื่อ bathyscaphe (เรือดำน้ำสำรวจความลึกของมหาสมุทร).

Deepsea Challenger ที่อยู่ใต้น้ำของ Cameron ได้จัดการกับความท้าทายทางวิศวกรรมในรูปแบบที่เป็นนวัตกรรม เพื่อต่อสู้กับกระแสน้ำในทะเลลึกเรือดำน้ำได้รับการออกแบบให้หมุนอย่างช้าๆขณะลงมา.

ไฟในเรือดำน้ำไม่ใช่หลอดไส้หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่มีอาร์เรย์ LED ขนาดเล็กที่ส่องสว่างพื้นที่ประมาณ 30 เมตร.

ที่น่าอัศจรรย์กว่านั้นคือ Deepsea Challenger นั้นถูกออกแบบมาให้ถูกบีบอัด คาเมรอนและทีมของเขาสร้างโฟมที่ทำจากแก้วสังเคราะห์ที่อนุญาตให้ยานพาหนะถูกบีบอัดภายใต้แรงกดดันของมหาสมุทร ผู้ท้าชิง Deepsea กลับไปที่พื้นผิว 7.6 ซม. เล็กกว่าตอนสืบเชื้อสาย.

การอ้างอิง

1. n.d.Trenches สถาบันทางทะเล Woods Hole สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
2. (2015, กรกฎาคม 13) ร่องน้ำในมหาสมุทร สมาคมภูมิศาสตร์แห่งชาติ สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
3. n.d. ร่องมหาสมุทร วิทยาศาสตร์ สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
4. (2016, กรกฎาคม) OCEANIC TRENCH ธรณีวิทยาโลก สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
5. n.d. ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร Geology.com สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
6. Oskin, B. (2014, 8 ตุลาคม) ร่องลึกบาดาลมาเรียนา: ความลึกที่สุด วิทยาศาสตร์สด สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.
7. n.d. ร่องลึกมหาสมุทร Encyclopedia.com สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มกราคม 2017.