- كيف تتشكل خنادق المحيطات؟
- مناطق الاندساس
- لماذا تعتبر خنادق المحيط مهمة؟
- الحياة في خنادق المحيط
- الضغط
- مظلم وعميق
- شبكات الغذاء
- استكشاف القبور
- المراجع
إن خنادق المحيط هي أعماق في قاع البحر تتشكل نتيجة نشاط الصفائح التكتونية للأرض ، والتي تدفع أحدها المتقارب أسفل الأخرى.
هذه المنخفضات الطويلة والضيقة على شكل حرف V هي أعمق أجزاء المحيط وتوجد في جميع أنحاء العالم وتصل إلى أعماق تبلغ حوالي 10 كيلومترات تحت مستوى سطح البحر.
توجد أعمق الخنادق في المحيط الهادئ وهي جزء مما يسمى "حلقة النار" التي تشمل أيضًا البراكين النشطة ومناطق الزلازل.
أعمق خندق محيطي هو خندق ماريانا الواقع بالقرب من جزر ماريانا بطول يزيد عن 1580 ميلاً أو 2542 كيلومترًا ، أي 5 مرات أطول من جراند كانيون في كولورادو بالولايات المتحدة ويبلغ متوسط طوله 43 ميلاً فقط (69 كيلومترًا).
هناك يقع Challenger Abyss ، والذي يبلغ ارتفاعه 10911 مترًا وهو أعمق جزء من المحيط. وبالمثل ، يبلغ عمق مقابر تونغا وكوريل وكيرماديك والفلبين أكثر من 10000 متر.
وبالمقارنة ، يبلغ ارتفاع جبل إيفرست 8848 مترًا فوق مستوى سطح البحر ، مما يعني أن خندق ماريانا في أعمق نقطة له يبلغ عمقه أكثر من 2000 متر.
تحتل خنادق المحيط أعمق طبقة في المحيط. إن الضغط الشديد ونقص ضوء الشمس ودرجات الحرارة المتجمدة في هذا المكان تجعله أحد أكثر الموائل الفريدة على وجه الأرض.
كيف تتشكل خنادق المحيطات؟
تتشكل الحفر عن طريق الاندساس ، وهي عملية جيوفيزيائية تتلاقى فيها صفيحتان تكتونيتان أو أكثر من الأرض ويتم دفع أقدم وأكثف صفيحة أسفل الصفيحة الأخف وزناً مما يتسبب في قاع المحيط والقشرة الخارجية (الغلاف الصخري) إلى ينحني ويشكل منحدرًا على شكل حرف V.
مناطق الاندساس
بعبارة أخرى ، عندما تلتقي حافة الصفيحة التكتونية الكثيفة بحافة الصفيحة التكتونية الأقل كثافة ، تنحني اللوحة الأكثر كثافة إلى الأسفل. هذا النوع من الحدود بين طبقات الغلاف الصخري يسمى متقارب. يُطلق على المكان الذي توجد فيه أكثر كثافة صفيحة انحدارًا منطقة الاندساس.
تجعل عملية الاندساس من الخنادق عناصر جيولوجية ديناميكية ، فهي مسؤولة عن جزء كبير من النشاط الزلزالي للأرض وغالبًا ما تكون مركز الزلازل الكبيرة ، بما في ذلك بعض أكبر الزلازل المسجلة.
تتشكل بعض خنادق المحيطات عن طريق الاندساس بين صفيحة تحمل قشرة قارية وصفيحة تحمل قشرة محيطية. دائمًا ما تطفو القشرة القارية أكثر من القشرة المحيطية وستنغمس الأخيرة دائمًا.
إن أفضل الخنادق البحرية المعروفة هي نتيجة هذه الحدود بين الصفائح المتقاربة. يتكون خندق بيرو-تشيلي قبالة الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية من القشرة المحيطية لصفيحة نازكا التي تنحدر تحت القشرة القارية لصفيحة أمريكا الجنوبية.
يتشكل خندق ريوكيو ، الذي يمتد من جنوب اليابان ، بطريقة تجعل القشرة المحيطية للصفائح الفلبينية تنزل تحت القشرة القارية للصفيحة الأوراسية.
نادرًا ما تتشكل الخنادق المحيطية عندما تلتقي صفيحتان تحملان القشرة القارية. يتشكل خندق ماريانا ، في جنوب المحيط الهادئ ، عندما تنحدر صفيحة المحيط الهادئ القوية تحت صفيحة الفلبين الأصغر والأقل كثافة.
في منطقة الاندساس ، عادة ما يتم رفع جزء من المادة المنصهرة ، التي كانت في السابق قاع المحيط ، من خلال البراكين الموجودة بالقرب من الحفرة. تكوّن البراكين في كثير من الأحيان أقواسًا بركانية ، وهي عبارة عن سلسلة جبال تقع موازية للخندق.
يتكون خندق ألوشيان حيث تنحدر صفيحة المحيط الهادئ تحت صفيحة أمريكا الشمالية في المنطقة القطبية الشمالية بين ولاية ألاسكا في الولايات المتحدة ومنطقة سيبيريا الروسية. تشكل جزر ألوشيان قوسًا بركانيًا يمتد من شبه جزيرة ألاسكا وإلى الشمال مباشرة من خندق ألوشيان.
ليست كل خنادق المحيط في المحيط الهادئ. خندق بورتوريكو هو منخفض تكتوني معقد يتكون جزئيًا من منطقة الاندساس في جزر الأنتيل الصغرى. هنا ، تنغمس القشرة المحيطية للوحة أمريكا الشمالية الضخمة تحت القشرة المحيطية للصفيحة الكاريبية الأصغر.
لماذا تعتبر خنادق المحيط مهمة؟
المعرفة بخنادق المحيط محدودة بسبب عمقها وبعدها ، لكن العلماء يعرفون أنها تلعب دورًا مهمًا في حياتنا على الأرض.
يحدث جزء كبير من النشاط الزلزالي في العالم في مناطق الاندساس ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير مدمر على المجتمعات الساحلية وحتى على الاقتصاد العالمي.
كانت زلازل قاع البحر المتولدة في مناطق الاندساس مسؤولة عن تسونامي المحيط الهندي في عام 2004 وزلزال توهوكو وتسونامي في اليابان في عام 2011.
من خلال دراسة خنادق المحيطات ، يمكن للعلماء فهم العملية الفيزيائية للاندساس وأسباب هذه الكوارث الطبيعية المدمرة.
تمنح دراسة الخنادق الباحثين أيضًا فهمًا للأشكال الجديدة والمتنوعة لتكييف الكائنات الحية من أعماق البحار مع بيئتها ، والتي قد تحمل مفتاح التقدم البيولوجي والطب الحيوي.
يمكن أن تساعد دراسة كيفية تكيف الكائنات الحية في أعماق البحار مع الحياة في بيئاتها القاسية على تعزيز الفهم في العديد من مجالات البحث المتنوعة ، من علاجات مرض السكري إلى المنظفات المحسنة.
اكتشف الباحثون بالفعل الميكروبات التي تعيش في الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار والتي يمكن أن تكون أشكالًا جديدة من المضادات الحيوية وأدوية السرطان.
قد تحمل مثل هذه التكيفات أيضًا مفتاحًا لفهم أصل الحياة في المحيط ، حيث يقوم العلماء بفحص جينات هذه الكائنات لتجميع لغز قصة كيفية تمدد الحياة بين النظم البيئية المعزولة وفي النهاية من خلال محيطات العالم.
كشفت الأبحاث الحديثة أيضًا عن كميات كبيرة وغير متوقعة من مادة الكربون المتراكمة في الحفر ، مما قد يشير إلى أن هذه المناطق تلعب دورًا مهمًا في مناخ الأرض.
يُصادر هذا الكربون في غلاف الأرض من خلال الاندساس أو تستهلكه البكتيريا من الحفرة.
يقدم هذا الاكتشاف فرصًا لمزيد من البحث في دور الخنادق كمصدر (من خلال البراكين والعمليات الأخرى) وكترسب في دورة الكربون على كوكب الأرض والتي قد تؤثر على كيفية فهم العلماء وتوقعهم في النهاية. تأثير غازات الاحتباس الحراري التي يتسبب فيها الإنسان وتغير المناخ.
سيوفر تطوير التكنولوجيا الجديدة في أعماق البحار ، من الغواصات إلى الكاميرات وأجهزة الاستشعار وأخذ العينات ، فرصًا كبيرة للعلماء للتحقيق بشكل منهجي في النظم البيئية للخنادق على مدى فترات طويلة من الزمن.
سيعطينا هذا في النهاية فهمًا أفضل للزلازل والعمليات الجيوفيزيائية ، ومراجعة كيفية فهم العلماء لدورة الكربون العالمية ، وتوفير سبل للبحث الطبي الحيوي ، وربما المساهمة في رؤى جديدة حول تطور الحياة على الأرض.
هذه التطورات التكنولوجية نفسها ستخلق قدرات جديدة للعلماء لدراسة المحيط ككل ، من الشواطئ البعيدة إلى المحيط المتجمد الشمالي المغطى بالجليد.
الحياة في خنادق المحيط
تعتبر خنادق المحيط من أكثر الموائل عدائية على وجه الأرض. الضغط أكثر من 1000 مرة من السطح ودرجة حرارة الماء أعلى قليلاً من درجة التجمد. ربما الأهم من ذلك ، أن ضوء الشمس لا يخترق أعمق خنادق المحيط ، مما يجعل عملية التمثيل الضوئي مستحيلة.
تطورت الكائنات الحية التي تعيش في خنادق المحيط بتكيفات غير عادية لتزدهر في هذه الأخاديد الباردة والمظلمة.
سلوكه هو اختبار لما يسمى بـ "فرضية التفاعل البصري" التي تقول أنه كلما زادت رؤية الكائن الحي ، زادت الطاقة التي يجب أن يبذلها لاصطياد الفريسة أو لصد الحيوانات المفترسة. بشكل عام ، الحياة في خنادق المحيط المظلمة منعزلة وبطيئة الحركة.
الضغط
يبلغ الضغط في قاع Challenger Abyss ، وهو أعمق مكان على وجه الأرض ، 703 كيلوغرامات لكل متر مربع (8 طن لكل بوصة مربعة). لا تستطيع الحيوانات البحرية الكبيرة مثل أسماك القرش والحيتان العيش في هذا العمق الساحق.
العديد من الكائنات الحية التي تعيش في هذه البيئات عالية الضغط ليس لديها أعضاء تمتلئ بالغازات ، مثل الرئتين. هذه الكائنات ، التي يرتبط العديد منها بنجم البحر أو قنديل البحر ، تتكون في الغالب من الماء والمواد الشبيهة بالهلام التي لا يمكن سحقها بسهولة مثل الرئتين أو العظام.
العديد من هذه المخلوقات تتنقل في الأعماق بشكل جيد بما يكفي للقيام بهجرة عمودية لأكثر من 1000 متر من قاع الخنادق كل يوم.
حتى الأسماك في الحفر العميقة تشبه الهلام. على سبيل المثال ، تعيش أنواع كثيرة من أسماك الحلزون ذات الرأس البصلي في قاع خندق ماريانا. تم مقارنة أجسام هذه الأسماك بالأنسجة التي يمكن التخلص منها.
مظلم وعميق
تمتلك خنادق المحيطات الضحلة ضغطًا أقل ، ولكن يمكن أن تظل خارج منطقة ضوء الشمس ، حيث يخترق الضوء المياه.
تكيفت العديد من الأسماك مع الحياة في هذه الخنادق المحيطية المظلمة. يستخدم البعض تلألؤًا بيولوجيًا ، مما يعني أنهم ينتجون ضوءهم الخاص للعيش من أجل جذب فريستهم ، أو العثور على رفيقة ، أو صد المفترس.
شبكات الغذاء
بدون عملية التمثيل الضوئي ، تعتمد المجتمعات البحرية بشكل أساسي على مصدرين غير عاديين للمغذيات.
الأول هو "الثلج البحري". الثلج البحري هو السقوط المستمر للمواد العضوية من مرتفعات عمود الماء. الثلج البحري هو في الأساس نفايات ، بما في ذلك فضلات وبقايا الكائنات الحية الميتة مثل الأسماك أو الأعشاب البحرية. هذا الثلج البحري الغني بالمغذيات يغذي الحيوانات مثل خيار البحر أو الحبار مصاص الدماء.
مصدر آخر للمغذيات لشبكات الغذاء في خنادق المحيط لا يأتي من التمثيل الضوئي بل من التركيب الكيميائي. التخليق الكيميائي هو العملية التي تقوم فيها الكائنات الحية في خندق المحيط ، مثل البكتيريا ، بتحويل المركبات الكيميائية إلى مغذيات عضوية.
المركبات الكيميائية المستخدمة في التخليق الكيميائي هي الميثان أو ثاني أكسيد الكربون الذي يتم طرده من الفتحات الحرارية المائية التي تطلق الغازات والسوائل الساخنة والسامة في مياه المحيط المتجمدة. الدودة الأنبوبية العملاقة هي أحد الحيوانات الشائعة التي تعتمد على بكتيريا التخليق الكيميائي في الغذاء.
استكشاف القبور
لا تزال الخنادق المحيطية واحدة من أكثر الموائل البحرية مراوغة وغير معروفة. حتى عام 1950 ، اعتقد العديد من علماء المحيطات أن هذه الخنادق كانت بيئات ثابتة قريبة من كونها خالية من الحياة. حتى اليوم ، يعتمد الكثير من الأبحاث في خنادق المحيطات على عينات من قاع المحيط والبعثات الفوتوغرافية.
هذا يتغير ببطء مع قيام المستكشفين بالحفر بعمق ، حرفياً. يقع Challenger Deep ، أسفل خندق ماريانا ، في عمق المحيط الهادئ بالقرب من جزيرة غوام.
قام ثلاثة أشخاص فقط بزيارة تشالنجر هاوية ، أعمق خندق محيط في العالم: طاقم فرنسي أمريكي مشترك (جاك بيكارد ودون والش) في عام 1960 وصلوا إلى عمق 10916 مترًا ومستكشف ناشيونال جيوغرافيك المقيم جيمس كاميرون في عام 2012 يصل إلى 10984 مترًا (استكشفت أيضًا بعثتان آخرتان غير مأهولة الهاوية تشالنجر).
تقدم الغواصات الهندسية لاستكشاف خنادق المحيطات مجموعة كبيرة من التحديات الفريدة.
يجب أن تكون الغواصات قوية ومتينة بشكل لا يصدق لمواجهة التيارات القوية في المحيط ، وعدم وضوح الرؤية ، والضغط العالي من خندق ماريانا.
يعد تطوير الهندسة لنقل الأشخاص بأمان ، فضلاً عن المعدات الدقيقة ، تحديًا أكبر. كانت الغواصة التي أحضرت Piccard و Walsh إلى Challenger Deep ، وهي Trieste غير العادية ، سفينة غير عادية تُعرف باسم Bathyscaphe (غواصة لاستكشاف أعماق المحيط).
نجحت غاطسة كاميرون ، Deepsea Challenger ، في معالجة التحديات الهندسية بطرق مبتكرة. لمكافحة التيارات العميقة في المحيطات ، تم تصميم الغواصة لتتحول ببطء أثناء الهبوط.
لم تكن الأضواء على الغواصة مصنوعة من المصابيح المتوهجة أو الفلورية ، ولكن ترتيبات من مصابيح LED صغيرة تضيء مساحة تبلغ حوالي 100 قدم.
ربما الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن Deepsea Challenger نفسها قد صُممت لتكون مضغوطة. ابتكر كاميرون وفريقه رغوة صناعية من الزجاج سمحت للمركبة بالانضغاط تحت ضغط المحيط. عاد تشالنجر أعماق البحار إلى السطح بمقدار 7.6 سم عما كان عليه عندما نزل.
المراجع
- nd الخنادق. معهد وودز هول لعلوم المحيطات. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- (2015 ، 13 يوليو). خندق المحيط. الجمعية الجغرافية الوطنية. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- ndOceanic خندق. علم يوميا. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- (2016 ، يوليو). خندق المحيط. جيولوجي الأرض. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- nd أعمق جزء من المحيط. Geology.com. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- أوسكين ، ب. (2014 ، 8 أكتوبر). خندق ماريانا: أعمق الأعماق. العلوم الحية. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.
- ndOcean الخنادق. Encyclopedia.com. تم الاسترجاع 9 يناير ، 2017.