Marianengraben: Wohin gehen Tonnen von Wasser?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Während Tausende von Menschen den höchsten Punkt des Planeten, den Everest, besucht haben, sind nur drei auf den Grund des Marianengrabens hinabgestiegen. Dies ist der am wenigsten erforschte Ort auf der Erde, es gibt viele Geheimnisse um ihn herum. Vergangene Woche fanden Geologen heraus, dass über eine Million Jahre 79 Millionen Tonnen Wasser durch die Verwerfung am Boden der Depression in die Eingeweide der Erde eingedrungen sind.

Was danach mit ihr geschah, ist unbekannt. "Hi-Tech" spricht über die geologische Struktur des tiefsten Punktes des Planeten und die seltsamen Prozesse, die an seinem Grund ablaufen.

Ohne Sonnenstrahlen und unter enormem Druck

Der Marianengraben ist kein vertikaler Abgrund. Es ist ein halbmondförmiger Graben, der sich über 2.500 km östlich der Philippinen und westlich von Guam, USA, erstreckt. Der tiefste Punkt der Depression, das Challenger Deep, liegt 11 km von der Oberfläche des Pazifischen Ozeans entfernt. Der Everest wäre, wenn er am Boden der Depression wäre, nicht 2,1 km über dem Meeresspiegel gewesen.

Karte des Marianengrabens.

Der Marianengraben (wie der Graben auch genannt wird) ist Teil eines globalen Netzwerks von Trögen, die den Meeresboden durchqueren und als Ergebnis antiker geologischer Ereignisse entstanden sind. Sie entstehen, wenn zwei tektonische Platten aufeinanderprallen, wenn eine Schicht unter die andere sinkt und in den Erdmantel eindringt.

Der Unterwassergraben wurde vom britischen Forschungsschiff Challenger während der ersten globalen ozeanographischen Expedition entdeckt. Im Jahr 1875 versuchten Wissenschaftler, die Tiefe mit einem Diplot zu messen - einem Seil mit einem daran befestigten Gewicht und Metermarkierungen. Das Seil reichte nur für 4.475 Klafter (8.367 m). Knapp hundert Jahre später kehrte die Challenger II mit einem Echolot zum Marianengraben zurück und stellte den aktuellen Tiefenwert von 10.994 m ein.

Der Grund des Marianengrabens ist in ewiger Dunkelheit verborgen - die Sonnenstrahlen dringen nicht so tief ein. Die Temperatur liegt nur wenige Grad über Null – und nahe am Gefrierpunkt. Der Druck im Challenger Abyss beträgt 108,6 MPa, was etwa dem 1.072-fachen des normalen Atmosphärendrucks auf Meereshöhe entspricht. Dies ist das Fünffache des Drucks, der erzeugt wird, wenn eine Kugel auf ein kugelsicheres Objekt trifft, und entspricht ungefähr dem Druck in einem Polyethylensynthesereaktor. Aber die Leute haben einen Weg gefunden, auf den Grund zu gehen.

Mann ganz unten

Die ersten Besucher des Challenger Abyss waren die amerikanischen Militärs Jacques Piccard und Don Walsh. 1960 stiegen sie im Bathyscaphe "Triest" in fünf Stunden auf 10.918 m ab, zu diesem Zeitpunkt verbrachten die Forscher 20 Minuten und sahen aufgrund der von der Apparatur aufgewirbelten Schlickwolken fast nichts. Bis auf den Flunderfisch, der vom Scheinwerferlicht getroffen wurde. Das Leben unter so hohem Druck zu haben, war eine wichtige Entdeckung für die Mission.

Vor Piccard und Walsh glaubten Wissenschaftler, dass Fische im Marianengraben nicht leben könnten. Der Druck darin ist so groß, dass Calcium nur in flüssiger Form existieren kann. Das bedeutet, dass sich die Knochen der Wirbeltiere buchstäblich auflösen müssen. Keine Knochen, kein Fisch. Aber die Natur hat den Wissenschaftlern gezeigt, dass sie falsch liegen: Lebewesen können sich selbst an solche unerträglichen Bedingungen anpassen.

Viele lebende Organismen im Challenger Abyss wurden von der Deepsea Challenger Bathyscaphe entdeckt, auf der Regisseur James Cameron 2012 auf den Grund des Marianengrabens ging. In Bodenproben, die das Gerät entnommen hat, haben Wissenschaftler 200 Arten von Wirbellosen gefunden, und am Boden der Vertiefung - seltsame durchscheinende Garnelen und Krabben.

In einer Tiefe von 8 Tausend Metern entdeckte der Bathyscaphe den tiefsten Fisch - einen neuen Vertreter der Arten von Liparen oder Meeresschnecken. Der Kopf des Fisches ähnelt dem eines Hundes, und sein Körper ist sehr dünn und elastisch - während er sich bewegt, ähnelt er einer durchscheinenden Serviette, die von der Strömung getragen wird.

Ein paar hundert Meter tiefer gibt es riesige zehn Zentimeter große Amöben, die Xenophyophoren genannt werden. Diese Organismen zeigen eine erstaunliche Resistenz gegen verschiedene Elemente und Chemikalien wie Quecksilber, Uran und Blei, die andere Tiere oder Menschen innerhalb von Minuten töten würden.

Wissenschaftler glauben, dass es in der Tiefe noch viele weitere Arten gibt, die auf ihre Entdeckung warten. Außerdem ist noch nicht klar, wie solche Mikroorganismen – Extremophile – unter solch extremen Bedingungen überleben können.

Die Beantwortung dieser Frage wird zu einem Durchbruch in der Biomedizin und Biotechnologie führen und helfen zu verstehen, wie das Leben auf der Erde begann. Forscher der Universität von Hawaii glauben beispielsweise, dass Thermalschlammvulkane in der Nähe der Depression die Bedingungen für das Überleben der ersten Organismen auf dem Planeten geschaffen haben könnten.

Vulkane am Grund des Marianengrabens.

Was ist der Riss?

Die Depression verdankt ihre Tiefe dem Bruch zweier tektonischer Platten - die pazifische Schicht geht unter die philippinische und bildet einen tiefen Graben. Die Regionen, in denen solche geologischen Ereignisse aufgetreten sind, werden als Subduktionszone bezeichnet.

Jede Platte ist fast 100 km dick und die Verwerfung ist vom tiefsten Punkt des Challenger Abyss mindestens 700 km tief. „Das ist ein Eisberg. Der Mann war nicht einmal oben - 11 sind nichts im Vergleich zu 700, die sich in der Tiefe verstecken. Der Marianengraben ist die Grenze zwischen den Grenzen menschlichen Wissens und einer für den Menschen unzugänglichen Realität“, sagt der Geophysiker Robert Stern von der University of Texas.

Platten am Boden des Marianengrabens.

Wissenschaftler vermuten, dass Wasser in großen Mengen durch die Subduktionszone in den Erdmantel gelangt - die Gesteine an den Grenzen der Verwerfungen wirken wie Schwämme, absorbieren Wasser und transportieren es in die Eingeweide des Planeten. Dadurch findet sich der Stoff in einer Tiefe von 20 bis 100 km unter dem Meeresboden.

Geologen der University of Washington fanden heraus, dass in den letzten Millionen Jahren mehr als 79 Millionen Tonnen Wasser durch die Verbindungsstelle in die Eingeweide der Erde gelangten - das ist 4,3-mal mehr als frühere Schätzungen.

Die Hauptfrage ist, was mit dem Wasser im Darm passiert. Es wird angenommen, dass Vulkane den Wasserkreislauf schließen und bei Eruptionen Wasser als Wasserdampf in die Atmosphäre zurückführen. Diese Theorie wurde durch frühere Messungen der in den Mantel eintretenden Wassermengen gestützt. Vulkane, die in die Atmosphäre abgegeben werden, entsprechen ungefähr dem absorbierten Volumen.

Eine neue Studie widerlegt diese Theorie - Berechnungen deuten darauf hin, dass die Erde mehr Wasser aufnimmt als sie zurückgibt. Und das ist wirklich seltsam - denn der Pegel des Weltmeeres ist in den letzten hundert Jahren nicht nur nicht gesunken, sondern um mehrere Zentimeter gewachsen.

Eine mögliche Lösung besteht darin, die Theorie der gleichen Bandbreite aller Subduktionszonen auf der Erde abzulehnen. Die Bedingungen im Marianengraben sind wahrscheinlich extremer als in anderen Teilen des Planeten und mehr Wasser sickert durch den Riss im Challenger Abyss.

„Hängt die Wassermenge von den strukturellen Gegebenheiten der Subduktionszone ab, zum Beispiel vom Biegewinkel der Platten? Wir gehen davon aus, dass es in Alaska und Lateinamerika ähnliche Verwerfungen gibt, aber bisher konnte der Mensch keine tiefere Struktur als den Marianengraben finden “, fügte Erstautor Doug Vines hinzu.

Das im Inneren der Erde verborgene Wasser ist nicht das einzige Geheimnis des Marianengrabens. Die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) bezeichnet die Region als Vergnügungspark für Geologen.

Dies ist der einzige Ort auf dem Planeten, an dem Kohlendioxid in flüssiger Form vorliegt. Es wird von mehreren unterseeischen Vulkanen ausgestoßen, die sich außerhalb des Okinawa-Trogs in der Nähe von Taiwan befinden.

In einer Tiefe von 414 m im Marianengraben befindet sich der Vulkan Daikoku, ein See aus reinem Schwefel in flüssiger Form, der konstant bei einer Temperatur von 187 ° C kocht.6 km unterhalb befinden sich geothermische Quellen, die Wasser mit einer Temperatur von 450 ° C abgeben. Aber dieses Wasser kocht nicht – der Prozess wird durch den Druck einer 6,5 Kilometer langen Wassersäule behindert.

Der Meeresboden ist heute vom Menschen weniger erforscht als der Mond. Wahrscheinlich werden Wissenschaftler in der Lage sein, tiefere Verwerfungen als den Marianengraben zu entdecken oder zumindest seine Struktur und Merkmale zu untersuchen.