Daugelis esate girdėję apie ilgai trukusį JAV ir buvusios Sovietų Sąjungos lenktyniavimą įvairiose mokslo ir technologijų srityse. Greta septintajame dešimtmetyje vykusių kosmoso užkariavimo lenktynių, beveik tuo pat metu buvo varžomasi, kas greičiau nusileis į giliausią mūsų planetos vietą - Marianų įdubą. Šis siekis pasinerti į didžiausią vandenynų gelmę buvo daug mažiau žinomas, nes jį užgožė plačiai nuskambėjęs pirmojo žmogaus pakilimas į kosmosą 1961 metų balandžio 12 dieną ir po to sekęs ištisas dešimtmetis smarkaus kosminių skrydžių technologijų tobulinimo. O nusileidimas į beveik vienuolikos kilometrų gelmę buvo įvykęs vos metais anksčiau už Jurijaus Gagarino skrydį Žemės orbita.
„Challenger“ ekspedicija ir netikėtas atradimas
Viskas prasidėjo dar 1872 metų gruodžio 21 dieną, kai Didžiosios Britanijos Karališkojo jūrų laivyno korvetė „Challenger“ išplaukė į istorinį žygį iš Anglijos Portsmouth uosto. Nors to meto požiūriu sudėtingas garu varomas burlaivis ilgai tarnavo kaip karinis laivas, visa karinė technika iš jo buvo pašalinta - iš 18 patrankų paliktos tik dvi. Atlaisvintoje vietoje įrengtos mokslinės laboratorijos ir sutalpinti jūros dugno tyrimo ir gylio matavimo aparatai. Ekipažą sudarė 243 jūreiviai ir 26 mokslininkai - visi jie iškeliavo į ilgą ir vingiuotą kelionę aplink pasaulį. Laivyno suformuluota užduotis buvo techninio pobūdžio - registruoti kataloguose šimtų vandenyno vietų gylį, temperatūrą, druskingumą, sroves ir biologinę įvairovę. Šis okeanografinis projektas buvo gerokai ambicingesnis nei bet kokie ankstesni tokio pobūdžio moksliniai tyrinėjimai.
Ištisus trejus su puse metų ekipažas nuobodžiai diena po dienos tyrė, matavo ir zondavo vandenynus. Nors jų surinkti duomenys moksliniu požiūriu buvo neįkainojami, rutina daugelį varė iš proto, todėl viso plaukiojimo metu iš laivo dezertyravo apie 60 žmonių, daugelis kurių specialiai jungdavosi prie aplankytų miestų nusikaltėlių, kad juos keliems mėnesiams pasodintų į kalėjimą, arba ieškodavo būdų ilgesniam laikui atsigulti į ligoninę.
Tačiau vieną 1875 metų dieną visus nustebino nelauktas įvykis. Matuojant vandens gylį vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje netoli Marianų salų, vandenyje „pradingo“ beveik 8,4km gyliui matuoti naudotos virvės, ir tik tada prie jos pririštas poros šimtų kilogramų svarmuo pasiekė dugną. Apstulbę mokslininkai suvokė atradę povandeninį slėnį, kuris vėliau pavadintas „Challenger“ įduba (angl. Challenger Deep). Giliausioje vietoje 10,9 km gylį siekianti įduba dabar yra žinoma kaip giliausia vieta visoje Žemėje.
Marianų įdubos geologija ir ekstremalus slėgis
Pasibaigus „Challenger“ ekspedicijai vėliau vykdyti šio regiono tyrinėjimai patvirtino, kad „Challenger“ įduba yra dalis didesnio geologinio darinio, kuriam buvo suteiktas Marianų įdubos (angl. Mariana Trench) pavadinimas. 2540km atstumu besidriekianti įduba susiformavo po to, kai Ramiojo vandenyno tektoninė plokštė palindo po Marianų plokšte.
Jos dugne vyraujantį slėgį išties sudėtinga įsivaizduoti; kai kurie jį bando iliustruoti įvairiausiomis (dažnai fantastinėmis) analogijomis, tokiomis kaip „penkiasdešimties krovininių lėktuvų svoris“, „1600 dramblių svoris, tenkantis kiekvienam jūsų kūno centimetrui“ arba „bet kokia jums žinoma gyvybė ten miršta akimirksniu, ir kiekviena jūsų kūno molekulė sprogsta šviesos greičiu“. Kalbant moksliškai, vandens slėgis Marianų įdubos dugne siekia 108,6 MPa.
Auguste'as Piccardas ir batiskafo „Trieste“ sukūrimas
Šveicarų profesorius, fizikas ir išradėjas Auguste'as Piccardas buvo pirmasis mokslininkas, rimtai svarstęs galimybę pasinerti iki pat Marianų dugno, ir turėjęs tam reikiamų žinių bagažą bei reikiamas lėšas. Pasauliui jis tapo žinomas dar praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pradžioje, kai sukonstravo ir pats pilotavo pirmąjį pasaulyje valdomą stratosferinį balioną, kuriam konstruoti jis panaudojo sandarią sferą (vietoj tradicinio oro balionų krepšio) ir savos konstrukcijos helio dujų balioną. Jis pirmasis pasiekė 23 km aukštį, kur atliko kosminių spindulių matavimo eksperimentus bei kitus matavimus, kuriais savo draugui Albertui Einšteinui padėjo įrodyti jo sukurtas teorijas.
Piccardo žmona nuolat išgyveno, kad pagyvenęs jos vyras nuolat veldavosi į visokiausias rizikingas „avantiūras“ ir galiausiai pareikalavo, kad jis atsisakytų savo karjeros stratosferinių balionų srityje. Tačiau pasirodė, kad išradėjas turėjo daug didesnių planų. Piccardas suprato, kad nedidelė jo stratosferinio baliono koncepcijos variacija galėtų būti naudojama kaip giluminio nardymo aparatas. Nieko nelaukdamas jis pradėjo konstruoti savo pirmąjį batiskafą. Įrenginys susidėjo ir dideliam slėgiui atsparios sferos formos keleivių kapsulės, kuri skirtingai nei atmosferiniai orlaiviai buvo pakabinta ne po dujų balionu, o po benzinu pripildytu plieniniu rezervuaru. Benzinas yra lengvesnis nei vanduo, todėl jis savaime plūduriuoja vandens paviršiuje. Be to, jo tūris keičiantis slėgiui praktiškai nekinta, lyginant su oru; tai turėjo leisti rezervuarui atlaikyti vandens slėgį netgi didžiausiame gylyje. Batiskafo veikimas šiek tiek priminė povandeninį „oro balioną“: nusileidimą valdė operatoriai, kurie įjungdami siurblius benziną mažomis porcijomis pakeisdavo jūros vandeniu, taip mažindami aparato plūduriavimo gebą. Kilimui operatoriai išmesdavo dalį vietoje balasto naudojamų geležinių šratų.
Pirmojo prototipo gamybą Piccardas užbaigė 1948 metais. Juo jis atliko keletą bandomųjų pilotuojamų ir nepilotuojamų pasinėrimų, kurių gylis siekė iki 3 km. Aparatą išradėjas 1950 metais pardavė Prancūzijos laivynui, o lėšas panaudojo naujos ir patobulintos konstrukcijos batiskafui „Trieste“ gaminti. Naujoji trylikos tonų svorio kamera galėjo talpinti du keleivius, tačiau patogumu pasigirti negalėjo. Likusioje erdvėje buvo sumontuoti deguonies balionai, dujų apykaitos įranga ir anglies dioksido surinktuvai. Sferos korpuso storis siekė 5 colius (12,7 cm) ir jame buvo sumontuotas vienas penkių centimetrų skersmens langas, pagamintas iš storo kūgio formos organinio stiklo - vienintelės permatomos medžiagos, galėjusios atlaikyti slėgį tokiame gylyje, kurį buvo norima pasiekti šiuo batiskafu. Po to, kai įrenginiu buvo atlikta keletą sėkmingų bandomųjų panėrimų, „Trieste“ įsigijo JAV laivynas ir nugabeno jį į Marianus.
Istorinis nusileidimas į „Challenger“ gelmę
1960 metų sausio 23 dieną į „Trieste“ įsėdo du žmonės. Jų tikslas buvo pasiekti giliausios Marianų vietos - „Challenger“ įdubos - dugną. Vienas jų buvo jūrų specialistas JAV laivyno leitenantas Donas Walshas ir aparato išradėjo sūnus okeanografas Jacquesas Piccardas. Būdamas 76 metų amžiaus Auguste'as pats negalėjo dalyvauti ekspedicijoje. Buvo planuojama, kad hidronautams uždarytiems sandarioje baterijomis maitinamoje kapsulėje teks praleisti aštuonias valandas, iš kurių apytiksliai po keturias valandas buvo skirta nusileidimui į beveik vienuolikos kilometrų gylį ir pakilimui iš ten. Kadangi į „Challenger“ gelmę iki tol nebuvo nusileidęs joks pilotuojamas ar nepilotuojamas aparatas, niekas nežinojo, kokios ten bus rastos gyvūnų formos, jei jos apskritai ten egzistuos.
Pilotai įjungę siurblius ir pradėjo pildyti balastinius rezervuarus vandeniu. „Trieste“ paniro po bangomis ir pradėjo ilgą savo nusileidimą. Jiems prireikė tik maždaug 16 minučių, kol buvo pasiekta afotinė zona - gylis, kuriame iš paviršiaus nepatenka šviesa, - o išorinis pasaulis už mažyčio lango pasislėpė visiškoje tamsoje, kartkarčiais nušviečiamos fosforescencinių organizmų blyksniais. Kartas nuo karto „Trieste“ judėjimas sulėtėdavo ar netgi sustodavo. Tai įvykdavo susidūrus su gilesniais ir šaltesniais vandens sluoksniais; tokiomis akimirkomis tyrinėtojams tekdavo iš rezervuaro išpumpuoti papildomą kiekį benzino, ir kelionė tęsdavosi toliau. Du vyrai periodiškai raportuodavo viršuje likusiam laivui, susisiekimui naudodami sonaro principu veikiantį telefoną. Deja, perduoti beveik nebuvo ką, išskyrus sparčiai kylančius slėgio matuoklių ir krentančius termometrų parodymus.
Įpusėjus savo ilgą panirimą, Walshas ir Piccardas sunerimo supratę, kad jie per savąją sonaro-hidrofono komunikacijų sistemą jau nebegali susisiekti su pagrindiniu laivu. Užmegzti ryšį nepavyko ir pakartotinių bandymų susisiekti metu. Abu vyrai liko visiškai izoliuoti nuo išorinio pasaulio. Susirietę ankštoje šaltoje ir varganai apšviestoje sferoje nuotykių ieškotojai tęsė ilgas valandas trukusį žygį žemyn.
Praėjus apytiksliai keturioms valandoms nuo jų nusileidimo pradžios, pasiekus kelių tūkstančių pėdų gylį, aparato korpusu nuskambėjo smarkus metalo žvangesys, o pati sfera šiurpiai susvyravo. Kai drebėjimas baigėsi, ekipažas kiek galėjo apžiūrėjo laivą, bandydami įvertinti jo būklę. Atrodė, kad vandens slėgis tokiame niekada neregėtame gylyje - viena tona į kvadratinį centimetrą - įlaužė išorinę organinio stiklo lango briauną. Pats aparatas išliko sandarus, tačiau pažeidimas kėlė didelį nerimą. „Trieste“ buvo įrengtos kelios saugumo sistemos; pavyzdžiui, balasto duris uždaras palaikė elektromagnetai, kurie nustojus tiekti elektrą atvertų plačiai dureles ir išmestų balastą, o pats batiskafas iškiltų į paviršių. Tačiau tokios sistemos nei kiek nepadėtų pačiam ekipažui, nes 1000 atmosferų slėgis sutrintų visą kapsulės keleivių skyrių. Be to, joks kitas tuo metu egzistavęs aparatas negalėjo pasiekti tokio gylio, o tai reiškė, kad prakiurus plūduriavimą reguliuojančiam rezervuarui, išsigelbėjimo laukti būtų buvę beviltiška.
Praėjus maždaug keturiasdešimt penkioms minutėms batiskafas „Trieste“ pateko į istoriją - jos korpusas švelniai nusileido ant dumblu nukloto „Challenger“ prarajos dugno. „Trieste“ ir jo ekipažas kelionei viena kryptimi sugaišo keturias valandas ir keturiasdešimt aštuonias minutes. Batiskafo prietaisai rodė 11521 metrų gylį (vėliau gylio parodymai buvo patikslinti ir sudarė 10924 metrų) ir 1099 atmosferų išorinį slėgį - apytiksliai 1,14 tonos į kvadratinį centimetrą.
Marianų įduba: rekordinė kelionė į vandenyno dugną – BBC naujienos
Gyvybė ekstremaliose gelmėse
Mokslininkai įžiebė išorinius žibintus, jų spinduliais nutvieksdami tą lopinėlį žemės, kuris šviesos neragavo milijonus metų, ir pažvelgė per mažytį iliuminatorių. Pro besisukančius sujudinto dumblo kamuolius tyrinėtojai įžvelgė plekšnę primenančią plokščią žuvį, kurią išgąsdino netikėtas aparato nusileidimas. Netoliese plaukiojo keletas krevečių ir medūzos. Šis reginys patvirtino, kad vanduo netgi tokiame gylyje nebuvo negyvas ir stacionarus - vandenyno srovės atgabendavo deguonį, kurio reikia sudėtingesnėms gyvybės formoms.
Nors Marianų įduba yra tamsi, šalta ir didelio slėgio aplinka, čia veisiasi galybė būtybių, kurias mokslininkai dar tik pradeda tyrinėti. Ekstremaliuose gyliuose klesti įvairios gyvių rūšys, pavyzdžiui, koralai, medūzos, aštuonkojai, krevetės ir gleiviažuvės.
Walshas ir Piccardas dar kartą pabandė pasinaudoti sonaru-hidrofonu, ir savo nuostabai aptiko, kad įtaisas nepaaiškinamu būdu pradėjo funkcionuoti. Jie perdavė žinią apie savo atvykimą ir stebėjimų duomenis pagrindiniam laivui. Iš tokio gylio balsams pasiekti paviršių prireikė apytiksliai septynių sekundžių, tačiau garsą atkurti pavyko be didesnių trukdžių. Hidronautai per mažyti aptrupėjusį langelį stebėjo tai, kas jų manymu priminė vadinamuosius diatominius dumblius, drebėdami 7 laipsnių pagal Celsijaus skalę temperatūroje ir prarastoms kalorijoms atgauti šlamštė šokoladinius batonėlius. Tie keli organizmai, kuriuos jiems pavyko aptikti, didžiąja dalimi nesiskyrė nuo randamų keliais kilometrais aukščiau tos vietos.
Vėlesni tyrinėjimai ir Jameso Camerono misija
Praėjus maždaug trisdešimčiai minučių keleiviai išmetė dvi tonas geležinio balasto, nerimaudami, kad pažeistas iliuminatorius neatlaikys tokio slėgio neribotą laiką. Aparatas pradėjo lėtai kilti. Praėjus trims valandoms ir penkiolikai minučių batiskafas „Trieste“ išniro į Ramiojo vandenyno paviršių, patekdamas į istorijos knygas su rekordu, kurio pakartoti greičiausiai niekam nepavyks. Vėliau tą pačią dieną JAV laivynas išleido pranešimą spaudai, girdamasis, jog „Jungtinės Amerikos Valstijos dabar įgijo galimybę atlikti pilotuojamus tyrinėjimus nuo vandenynų paviršiaus iki pat giliausios jų vietos“. Projektas „Nekton“ užbaigtas sėkmingai. Dėl tolesnio neprilygstamojo batiskafo panaudojimo greitai buvo sukurti didžiuliai naujų tyrimų planai, įskaitant idėjas paimti iš „bedugnės“ vandens, žemės ir biologinių organizmų mėginius. Tuo tarpu JAV karinis laivynas turėjo gerokai mažiau entuziazmo. Į misiją investuoti milijonai dolerių nedavė jokių reikšmingesnių mokslinių vaisių, neskaitant pačio įrodymo, jog toks panirimas buvo įmanomas. Šaliai užteko to, kad jie sovietams pademonstravo savo dominavimą jūrų gelmėse. Be to, permainingas visuomenės dėmesys jau buvo gan ilgam nukrypęs į beįsibėgėjančias kosmines lenktynes, taip palikdamas mažai erdvės vandenynų tyrinėjimams populiarinti. Kelis metus „Trieste“ tęsė savo „karjerą“ kaip nardymo aparatas. Tiesa, jis jau niekada nesileido į tokias gelmes kaip „Challenger“ įduba. Dauguma jo vėlesniu misijų buvo palyginti kasdieniškos, tačiau 1963 metais vandenyne pradingus JAV atominiam povandeniniam laivui „Thresher“, batiskafas intensyviai dalyvavo paieškose. Netrukus po to laivas buvo išleistas į užtarnautą poilsį, o didžioji dalis jame sumontuotų sistemų buvo perkeltos į kitus nardymo aparatus. Didžioji dalis išorinio batiskafo korpuso buvo palikta nepaliesta ir dabartiniu metu istorinis aparatas eksponuojamas JAV karinio jūrų laivyno muziejuje (Navy Museum) Vašingtone.
Žinomas režisierius ir „National Geographic“ programos „Explorer-in-Residence“ dalyvis Džeimsas Kameronas (James Cameron) vienviečiu povandeniniu laivu pasiekė giliausią vietą pasaulio vandenynuose - Čelendžerio gelmę Marianų įduboje. Į 10 898 metrų gylį Dž. Kameronas nusileido 2012 m. kovo 26 d., rytą 7:52 vietos laiku (0:52 min. 2015 m. liepą mokslininkai į lovį nuleido hidrofoną įvairių garsų įrašymui.[11] Nors šis hidrofonas nebuvo ištrauktas iki pat lapkričio, duomenų įrašymas buvo pilnas per pirmas 23 dienas. JAV investuotojas, tyrinėtojas Viktoras Veskovo 2019 m. balandžio 28 d. su DSV Limiting Factor povandeniniu laivu pasiekė rekordinį 10928 metrų gylį. 2020 m. gegužės 8 d. Rusijos mokslininkai kartu su laivų kūrėjais sukūrė autonominį povandeninį laivą Vityaz-D ir jį nuleido į 10028 m gylį. 2020 m. lapkričio 10 d. Kinijos mokslininkai su „Striver“ povandeniniu laivu pasiekė 10909 metrų gylį.
„Niekada nesijaučiau geriau, nei pasiekęs dugną. Negaliu sulaukti, kada galėsiu pasidalinti su jumis tuo, ką čia matau“. Filmo „Titanikas“ režisierius viliasi, kad taps pirmu žmogumi, kuriam pavyks ištyrinėti Marianų įdubos dugną. Nėrimas specialiai sukonstruotu povandeniniu laivu „Deepsea Challenger“ prasidėjo apie 5 val. 50 min. vietos laiku pirmadienį. Buvo planuota panirti keliomis dienomis anksčiau, tačiau dėl prasto oro ketinimai buvo atidėti. 12 tonų sveriantį gelsvai žalią laivą J. Cameronas savo komandai nurodė leisti į vandenyno gelmes šaukdamas: „Paleiskit, paleiskit, paleiskit“. Marianų įdubos dugne tokius filmus, kaip „Avataras“ ir „Gelmė“ sukūręs režisierius ketina praleisti šešias valandas. Per tą laiką jis rinks medžiagą biologams ir geologams, kurie vėliau galės ją ištirti. Tuomet J. Cameronas per maždaug 70 minučių turi pakilti aukštyn.
Anksčiau giliausią Žemės tašką pavyko pasiekti dviem žmonėms - 1960 metais tai padarė šveicarų inžinierius Jacques'as Piccardas ir JAV karinio laivyno kapitonas Donas Walshas. Tik jų povandeninis laivas, pasiekęs dugną, sukėlė tiek dumblo, kad jie nieko negalėjo matyti ir po 20 minučių grįžo į vandenyno paviršių. Prieš panirdamas J. Cameronas teigė, kad pasiekti vandenyno dugną yra jo „svajonės išsipildymas“. Jis sakė: „Užaugau laikydamasis griežtos mokslinės fantastikos dietos, nors tuo metu kiti mokslinę fantastiką išgyveno tikrovėje. Žmonės skrido į Mėnulį, o Cousteau tyrinėjo vandenyną. Su visu tuo aš užaugau, būtent tai aš vertinau nuo vaikystės“.
Tarša ir ateities perspektyvos
JAV Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos teigimu, netgi šiandien ištyrinėta mažiau nei 5 % Žemės vandenynų. Žinoma, žmonija nėra visiškai atsisakiusi gelmių tyrinėjimų. 1995 metais tolimąjį Marianų dugną pakartotinai aplankė robotizuotas zondas; analogiškas zondas tą patį atliko dar kartą 2009 metais. Šiais aparatais didžiausias Marianų įdubos gylis išmatuotas daug tiksliau, ir dabar yra teigiama, kad jis lygus 10911 metrų. Nors negalima menkinti šių mažyčių nuotoliniu būdu valdomų elektromechaninių tyrinėtojų pasiekimų, šiek tiek gaila, kad žmonės ten sugrįžti daugiau nebebandė.
Marianų įduba - tai giliausia vandenyno vieta pasaulyje, čia aklinos tamsos gelmės siekia net 10 975 metrus. Tačiau net ir atokioje Ramiojo vandenyno dalyje esanti įduba jau yra užteršta žmonijos paliktomis šiukšlėmis - vienkartinėmis plastiko pakuotėmis. Iš visų duomenų bazėje užfiksuotų klasifikuojamų šiukšlių labiausiai yra paplitęs plastikas, o plastikiniai maišeliai sudarė didžiausią plastikinių šiukšlių kiekį. 89 proc. Ir nors gali pasirodyti, kad Marianų įduba yra tamsi, šalta gelmė, kuri netinkama gyvybei, čia iš tiesų veisiasi galybė būtybių, kurias mokslininkai dar tik pradeda tyrinėti. Be to, viename iš tyrimų nustatyta, kad net 17 proc. duomenų bazėje užregistruotų plastiko stebėjimo atvejų užfiksuota tam tikra sąveika su jūros gyvūnija, pavyzdžiui, įsipainiojimas į šiukšles. 2022 metais ekspedicijos į Čelendžerio gelmę metu, 10 900 metrų gylyje vandenyno dugne buvo aptiktas alaus butelis. Okeanologė dr. Dawn Wright teigė: „Jis nukeliavo beveik 11 km į tamsiausias Ramiojo vandenyno gelmes, o jo etiketė vis dar nepažeista.“
tags: #pietu #vandenynas #giliausia #iduba