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Die Reise über den Marianengraben ist verrückt. Wenn das Ozeanwasser plötzlich verdampfen würde, würde ihr Schiff, sage und schreibe, 10,9 km tief fallen. Noch verrückter ist die Geologie in dieser Region. Wie hat die Erde hier eine steile und tiefe Geometrie geformt? Hier ist eine überraschende Tatsache. Etwa 200 km östlich dieses tiefsten Punktes befindet sich eine Kette von 15 Inseln, die vollkommen parallel zum Graben verlaufen und als Marianen bekannt sind. Auf der einen Seite ein tiefer Graben, auf der anderen eine Ansammlung von Inseln. Können Sie nun erraten, wie der Marianengraben entstanden ist? Ja, Sie haben recht. Die einzige Möglichkeit ist die Kollision zweier tektonischer Platten. Genauer gesagt eine Platte mit hoher Dichte, die mit einer weniger Dichten kollidiert. Lassen Sie uns diesen entscheidenden Prozess im Detail untersuchen. Vor Millionen von Jahren prallte die massive pazifische Platte, die sich nach Westen bewegte, auf die kleinere Marianenplatte. Beim Zusammenprall wurde die pazifische Platte gezwungen, sich zu biegen und unter die leichtere, auftriebsstärkere Marianenplatte abzutauchen. Während dieser Bewegung können Sie sehen, dass sich die Marianenplatte nach innen biegt und sich nach unten bewegt, was dazu führt, dass sie in einem sehr steilen Winkel absinkt. Der Marianengraben ist der exakte physische Ort dieser Kollision. Dieser Prozess, bei dem eine Platte unter eine andere sinkt, wird Subduktion genannt. Es ist die tiefe vauförmige Narbe auf dem Meeresboden, die entsteht, wenn sich die pazifische Platte biegt und in den Erdmantel hinabtaucht. So entstand der tiefste Graben des Planeten. Lassen Sie uns nunsuchen, wie die Marianen entstanden sind. Als die pazifische Platte sank, zog sie mehr Wasser und wassergesättigtes Sediment mit sich nach unten. Die Platte tauchte hunderte Kilometer tief in den heißen Mantel ein. Das Überraschende ist, dass das Gestein der subduzierenden Platte während des Weges in den Mantel viel früher schmolz als erwartet. Der Grund ist das vorhanden sein von eingeschlossenem Wasser und Sediment im Gestein. Dies reduzierte die Schmelztemperatur des Gesteins. Dieses Phänomen ist als Fluxschmelzen bekannt. Dies ist sehr ähnlich dazu, wie Salz den Schmelzpunkt von Eis senkt. Dieses neu geschmolzene Gestein ist nun heißer und weniger dicht als das umgebende Material, sodass es aufsteigt und auf dem Meeresboden auf der Marianenplatte aufbricht. Über Millionen von Jahren bauten wiederholte Eruptionen von Lava und Asche einen massiven Unterwasserberg auf. Wenn diese Eruptionen gewaltig sind, durchbricht die Spitze eines dieser Unterwasservulkane schließlich die Meeresoberfläche. So entstanden die Marianen. Perfekt geschwummen und parallel zum Marianengraben. Am südlichen Ende des Marianengrabens [musik] gibt es einen ungewöhnlich tiefenpunkt. Das Challenger Tief. Warum ist diese Region im Vergleich [musik] zu anderen Teilen des Grabens plötzlich so tief? Wissenschaftler glauben, dass am südlichen Ende des Grabens die subduzierende Platte tatsächlich gerissen ist. Aus diesem Grund verlor dieser Abschnitt den Halt durch den restlichen Plattenbereich. Ohne diesen seitlichen Halt befindet sich der abgerissene Teil effektiv im freien Pfeil durch den Mantel. Er sinkt vertikal in einem viel steileren Winkel als in normalen Subduktionszonen. Dieser steile vertikale Abfall erzeugt eine viel tiefere Vform im Grabenboden. Nun ist es Zeit in eine spannende [musik] Phase des Videos einzusteigen. Menschliche Expeditionen zum Challengertief [musik] des Marianengrabens und die extremen Technologien die sie verwendeten. Die erste Expedition fand 1960 durch Jacques Picar und Leutnant Don Walt statt. Sie verwendeten eine interessante Fahrzeugtechnologie. Es hatte ein Batus CF [musik] Design. Es bestand aus zwei Hauptkomponenten, einem riesigen auftriebsfähigen Schwimmkörper oben und einer winzigen Besatzungskugel darunter. Um Auftrieb zu erreichen, können sie keine Druckluft verwenden, da diese zerquetscht würde. Stattdessen verwendete die Triest einen massiven 15 m langen dünnwandigen Schwimmkörper, der mit 320.000 l Flugbenzin gefüllt war. Da Benzin leichter ist als Wasser, liefert es den positiven Auftrieb, der zum Anheben des Gefährds erforderlich ist. Dieses Gefährd verfügte über eine geniale Technik, um den Druck des Benzins auf dem gleichen Niveau wie des Umgebenden Mehrwassers zu halten. Während das Gefährt abstieg, ließen die Ingenieure durch dieses Rohr mehr Wasser eintreten. Da Wasser dichter ist, wird es sich immer am Boden absetzen und sich natürlich nicht mit dem Benzin vermischen. Der hohe Druckschub des Wassers erhöhte auch den Druck des Benzins. So wurde während der gesamten Reise sichergestellt, dass der Druck im Ozean und im Inneren des Fahrzeugs gleich war. Der nächste Hauptteil dieses Designs ist die Kugel, die Besatzungskabine. Dies war der einzige Teil des Fahrzeugs, der dem Druck wirklich widerstehen musste. Die Kugel war in der Tat eine Festung aus 13 cm dickem, geschmiedetem, hochfestem Stahl. Der Innendurchmesser der Kugel betrog nur 1,93 m. kaum genug Platz für zwei Männer, um zu sitzen. Um zu sinken, flutete die Besatzung die Tanks und führte 9 Tonnen Eisenpellets mit sich, die in zwei großen Trichtern durch Elektromagnete gehalten wurden. Der Abstieg dauerte 4 Stunden und 47 Minuten. Die Besatzung verbrachte nur 20 Minuten am Boden und beobachtete berühmterweise einen Plattfisch. Meeresbiologen bezweifeln heute, dass dies eine Seegurke gewesen sein könnte. Um aufzusteigen, legte der Pilot einfach einen Schalter um, die Stromzufuhr zu den Elektromagneten zu unterbrechen. Dies gab die Eisenpellets frei und das Gefährt nun, durch seinen Benzinschwimmkörper positiv [musik] auftriebsfähig, begann seinen langsamen Aufstieg zur Oberfläche. Der Aufstieg dauerte 3 Stunden und 15 Minuten. Die zweite fand 52 [musik] Jahre später durch keinen geringeren als James Cameron statt. Er wollte der erste Mensch im Alleingang werden, der [musik] den Boden des Challenger Tiefs erreicht. Dieses neue Fahrzeug, die Deepsea Challenger, war eine komplette Neukonstruktion. Es wurde entwickelt, um schnell ab und aufzusteigen und so die Zeit am [musik] Boden zu maximieren. Die Deepsea Challenger wurde um einen neuen patentierten Schaumstoff herumgebaut. Dieser Schaumstoff, der eine unglaubliche Festigkeit besitzt, nahm 70% des Volumens des U-Boots ein. Überraschenderweise half dasselbe Material dem U-Boot beim Schwimmen. Es war leichter als Wasser und sogar leichter als Benzin. Tatsächlich mussten die Forscher einen neuen Schaumstoff entwickeln namens Issofoat, der dem unglaublichen Druck des Challenger Tiefs standhalten konnte, da alle existierenden Schaumstoffe unter diesem Druck versagten. Der Schaumstoff befand sich nicht nur im U-Boot, er war die Hauptstruktur des U-Boots. Dieses Design wies ebenfalls eine Kugel auf. Da Cameron ein Solopilot war,
konnte die Kugel viel kleiner sein. Das System funktionierte nach dem gleichen Ballastprinzip jedoch mit moderner Technologie. Das U-Boot führte ein Ballastgewicht von 450 kg Stahl mit sich. Die Triest konnte sich nur auf und ab bewegen, aber die Challenger verfügte über zölf leistungsstarke ögefüllte elektrische Triebwerke für volle 3D Mobilität auf dem Meeresboden. Der Abstieg dauerte nur 2 Stunden und 36 [musik] Minuten. Cameron verbrachte 3 Stunden am Boden, filmte in 3D und versuchte einen Manipulator zu verwenden, um Proben zu sammeln. hat er den Manipulator tatsächlich benutzt. Nun, das war eine große Enttäuschung für das Team, trotz einer erfolgreichen Mission. Der erdrückende Druck im Marianengraben beschädigte eine Hydraulikleitung. Diese Hydraulikleitung steuerte einen Robotergestützten Manipulatorarm, der Steine sammeln sollte. Cameron war nicht in der Lage, den Arm zu bedienen und er konnte keine Steine aus dem Marianengraben sammeln. Die [musik] Entdeckung des Marianengrabens ist erstaunlich. Im Jahr 1875 erlebte die Besatzung der HMS Challenger einen bodenlosen Ozean. Am 23. März 1875 segelte das Schiff im westlichen Pazifik südwestlich von Guam. Die Besatzung hielt an, um eine routinemäßige Lotung durchzuführen. Dies war eine primitive Methode zur Messung der Tiefe, indem ein beschwertes Seil in den Ozean hinabgelassen wurde. Als sie das Seil hinabließen, lief es weiter und weiter. Das Gewicht traf schließlich den Boden, nachdem ein Seil mit einer Länge von 8184 m ausgegeben wurde. Die Besatzung war erstaunt. Sie hatten gerade den tiefsten Punkt im Ozean gefunden, der der Menschheit zu dieser [musik] Zeit bekannt war. Der Graben blieb über 75 Jahre lang geheimnisvoll. Im Jahr 1951 besuchte die HMS Challenger 2 die Stelle. Dieses Mal mit Echolot Technologie. Sie registrierten eine Tiefe von fast 11000 m. Deshalb erhielt der tiefste Punkt der Erde diesen Namen als Tribut an die HMS Challenger 2. Am Boden des Marianengrabens beträgt der Druck über 1086 bar, fast das Tausendfache des atmosphärischen Drucks. Das ist so, als würde ein Elefant auf [musik] ihrem Daumen stehen. Kein Sonnenlicht dringt so tief vor. Zudem ist das Wasser beständig knapp über dem Gefrierpunkt. Typischerweise bei 1° Csus [musik] bis 4° Celsus. Leben scheint im Mariannengraben unmöglich. Oh, haben Sie das gesehen? [musik] Ein seltsam aussehender Fisch im Inneren des Grabens. Dies ist der Mariannenscheibenbauch, der [musik] unangefochtene Star des Grabens und der tiefste lebende Fisch, der jemals entdeckt wurde. Diese Fische wurden beim Schwimmen in [musik] einer Tiefe von 8178 mobachtet. Der tiefste Punkt, das Challenger Tief, wird von Mikroben und riesigen einzelligen Amben namens Xenofiophoren dominiert. Der Mariannenscheibenbauch, den wir sahen, lebt in der Hardalzone. Die Marianenscheibenbäuche ernähren sich von winzigen, garnelenartigen Krebstieren. Es gibt noch weitere interessante Kreaturen in dieser Zone. Schauen Sie sich den Dumbo Octopus an. Die anderen interessanten Kreaturen im Graben sind die Riesenamphioden und Bentoon. Dieses Bild veranschaulicht verschiedene Kreaturen, die im Marianengaben leben, in Abhängigkeit von der Tiefe. Sie fragen sich vielleicht, warum diese Tiere nicht sofort zerquetscht werden. Es liegt an einem einfachen Grund. Sie sind nicht hohl. Ein luftgefülltes U-Boot oder eine menschliche Lunge wird zerquetscht, weil es einen massiven Unterschied zwischen dem niedrigen Innendruck und dem hohen Außendruck gibt. Tiefsehekreaturen hingegen bestehen fast vollständig aus Wasser. Ihre Körper stehen unter dem gleichen Druck innen wie außen, sodass keine Nettokraft vorhanden ist, die sie zerquetschen könnte. Dies bedeutet auch, dass diese Kreaturen keine gasgefüllten Räume wie menschliche Lungen haben. Andernfalls würden sie sofort komprimiert werden und kollabieren. Sie fragen sich vielleicht, wie diese Kreaturen in der Lage sind, ohne Licht zu navigieren. Sie verlassen sich stark auf andere Sinne als die Sicht. Viele haben hochentwickelte Seitenlinienorgane. Organe, die winzige Veränderungen des Wasserdrucks und Vibrationen wahrnehmen können, was es ihnen ermöglicht, ein Raubtier oder Beutetier zu erkennen, das sich in der Nähe bewegt. Um zu verstehen, wie tief der Mariannengraben ist, betrachten Sie diesen imaginären Vergleich. Die Höhe des Mount Everest beträgt 8849 m, der höchste Punkt auf dem Planeten Erde. Wenn Sie den Mount Everest nehmen und ihn mit der Basis zuerst in das Challenger Tief stellen würden, würde sein Gipfel nicht einmal die Wasseroberfläche durchbrechen. Der Gipfel des Everests läge mehr als 2 km unter der Wasseroberfläche. Es gibt weit verbreitete Spekulationen im Internet, dass der Marianengraben ein Schatz an Seltenermineralien ist. Aber in der Realität gibt es keine nennenswerten Vorkommen an selten Erdmineralien im Mariannengraben, die öffentlich für den Bergbau identifiziert wurden. Die weit verbreitete Diskussion über Selten Erdmineralien in der Tiefsee konzentriert sich oft auf andere Teile des pazifischen Ozeans, meist in einer Tiefe von 4000 bis 6000 m, z.B. die Insel Minamitori und die Clarian Clipperton Zone. Die Insel Minamitori gehört zur exklusiven Wirtschaftszone Japans. Ein massives Vorkommen von Schlammen, der reich an Seltenerdelementen ist, wurde hier bestätigt. Was die Clarlippertone betrifft, so ist diese riesige Fläche des Pazifikbodens zwischen Hawaii und Mexiko mit polymetallischen Knollen bedeckt. Diese kartoffelgroßen Gesteine sind reich an Manganen, Nickel, Kobalt und Kupfer und enthalten auch Seltene. Es sollte jedoch beachtet werden, dass sich sowohl das Gebiet um die Insel Minami Tori als auch die Clarian Clippen Zone noch in der Explorationstest und Regulierungsphase befinden. Kommerzieller Bergbau findet an keinem der beiden Orte bisher statt. Wissenschaftler haben viele Geheimnisse um den Marianengraben gelöst, aber [musik] ein Rätsel bleibt noch bestehen. Fungiert der Mariannengraben als Wasserdieb? Hier ist das Rätsel. Forscher von der University of Washington und Stony Brook University untersuchten die Bewegung der tektonischen Platten im Detail. Sie analysierten hauptsächlich das hydrierte Gestein, das in den Mantel sinkt. Ihre Studie ergab, dass sich hydratisiertes Gestein bis zu 22 km unter den Meeresboden erstreckt. Ihre Berechnungen bewiesen, dass dreimal mehr Wasser in den Mantel eindringt als bisher angenommen. Dieses Wasser sollte irgendwie wieder den Ozean erreichen. Der Meeresspiegel ist über einen beträchtlichen Zeitraum relativ stabil geblieben. Die einzige Option hierfür sind Vulkanausbrüche. Hier ist das Problem. Studien zeigen, dass das Wasser, das aus Vulkanausbrüchen austritt, viel geringer ist, als das Wasser, das vom Mantel verschluckt wird. Wo bleibt das restliche Wasser? Wenn Sie eine Idee davon haben möchten, wie tief der Mariangraben ist, ist hier eine interessante Animation.