Das Ozeangräben sind Abgründe im Meeresboden, die sich durch die Aktivität der tektonischen Platten der Erde bilden, die, wenn eine konvergiert, unter die andere geschoben werden.
Diese langen, schmalen V-förmigen Vertiefungen sind die tiefsten Teile des Ozeans und kommen weltweit in Tiefen von etwa 10 Kilometern unter dem Meeresspiegel vor..
Die tiefsten Gräben befinden sich im Pazifik und sind Teil des sogenannten „Ring of Fire“, zu dem auch aktive Vulkane und Erdbebengebiete gehören.
Der tiefste ozeanische Graben ist der Marianengraben in der Nähe der Marianen mit einer Länge von mehr als 1.580 Meilen oder 2.542 Kilometern, fünfmal länger als der Grand Canyon in Colorado, USA, und im Durchschnitt nur 69 Kilometer breit.
Dort befindet sich der Challenger Abyss, der mit 10.911 Metern der tiefste Teil des Ozeans ist. Ebenso sind die Gräber von Tonga, Kuril, Kermadec und den Philippinen mehr als 10.000 Meter tief..
Im Vergleich dazu liegt der Mount Everest 8.848 Meter über dem Meeresspiegel, was bedeutet, dass der Marianengraben an seiner tiefsten Stelle mehr als 2.000 Meter tief ist..
Ozeangräben nehmen die tiefste Schicht des Ozeans ein. Der intensive Druck, der Mangel an Sonnenlicht und die eisigen Temperaturen dieses Ortes machen ihn zu einem der einzigartigsten Lebensräume der Erde..
Gruben werden durch Subduktion gebildet, ein geophysikalischer Prozess, bei dem zwei oder mehr tektonische Platten der Erde zusammenlaufen und die älteste und dichteste Platte unter die leichtere Platte gedrückt wird, wodurch der Meeresboden und die äußere Kruste (die Lithosphäre) gekrümmt werden und eine Neigung bilden, a V-förmige Vertiefung.
Mit anderen Worten, wenn die Kante einer dichten tektonischen Platte auf die Kante einer weniger dichten tektonischen Platte trifft, krümmt sich die dichtere Platte nach unten. Diese Art der Grenze zwischen Schichten der Lithosphäre wird als konvergent bezeichnet. Der Ort, an dem die dichteste Platte subduziert, wird als Subduktionszone bezeichnet.
Der Subduktionsprozess macht die Gräben zu dynamischen geologischen Elementen, die für einen erheblichen Teil der seismischen Aktivität der Erde verantwortlich sind, und sie sind häufig das Epizentrum großer Erdbeben, einschließlich einiger der größten jemals aufgezeichneten Erdbeben..
Einige Ozeangräben werden durch Subduktion zwischen einer Platte mit einer kontinentalen Kruste und einer Platte mit einer ozeanischen Kruste gebildet. Die kontinentale Kruste schwimmt immer mehr als die ozeanische Kruste und diese subtrahiert immer.
Die bekanntesten Ozeangräben sind das Ergebnis dieser Grenze zwischen konvergierenden Platten. Der peruanisch-chilenische Graben an der Westküste Südamerikas wird durch die ozeanische Kruste der Nazca-Platte gebildet, die unter die kontinentale Kruste der südamerikanischen Platte subtrahiert.
Der Ryukyu-Graben, der sich von Südjapan aus erstreckt, ist so geformt, dass die ozeanische Kruste der philippinischen Platte unter die kontinentale Kruste der eurasischen Platte abfällt..
In seltenen Fällen können sich Ozeangräben bilden, wenn sich zwei Platten mit kontinentaler Kruste treffen. Der Marianengraben im Südpazifik entsteht, wenn die mächtige Pazifikplatte unter die kleinere und weniger dichte Platte der Philippinen subtrahiert..
In einer Subduktionszone wird ein Teil des geschmolzenen Materials, das zuvor der Meeresboden war, normalerweise durch Vulkane in der Nähe der Grube angehoben. Vulkane bilden häufig Vulkanbögen, eine Bergketteninsel, die parallel zum Graben liegt..
Der Aleutengraben entsteht dort, wo die pazifische Platte unter der nordamerikanischen Platte in der Arktis zwischen dem US-Bundesstaat Alaska und der russischen Region Sibirien subtrahiert. Die Aleuten bilden einen Vulkanbogen, der von der Alaska-Halbinsel nördlich des Aleutengrabens führt..
Nicht alle Ozeangräben befinden sich im Pazifik. Der Graben von Puerto Rico ist eine komplexe tektonische Vertiefung, die teilweise durch die Subduktionszone der Kleinen Antillen gebildet wird. Hier wird die ozeanische Kruste der riesigen nordamerikanischen Platte unter die ozeanische Kruste der kleineren karibischen Platte abgezogen..
Das Wissen über Ozeangräben ist aufgrund ihrer Tiefe und Abgeschiedenheit begrenzt, aber Wissenschaftler wissen, dass sie eine bedeutende Rolle in unserem Leben an Land spielen..
Ein Großteil der seismischen Aktivitäten der Welt findet in Subduktionszonen statt, was verheerende Auswirkungen auf die Küstengemeinden und vor allem auf die Weltwirtschaft haben kann..
In Subduktionszonen verursachte Erdbeben am Meeresboden waren 2004 für den Tsunami im Indischen Ozean und 2011 für das Erdbeben und den Tsunami in Tohoku in Japan verantwortlich.
Durch die Untersuchung von Ozeangräben können Wissenschaftler den physikalischen Prozess der Subduktion und die Ursachen dieser verheerenden Naturkatastrophen verstehen..
Die Untersuchung der Gräben gibt den Forschern auch ein Verständnis für die neuartigen und vielfältigen Formen der Anpassung von Organismen aus der Tiefsee an ihre Umwelt, die den Schlüssel zu biologischen und biomedizinischen Fortschritten darstellen können..
Die Untersuchung, wie sich Tiefseeorganismen an das Leben in ihrer rauen Umgebung angepasst haben, kann dazu beitragen, das Verständnis in vielen verschiedenen Forschungsbereichen zu verbessern, von Diabetesbehandlungen bis hin zu verbesserten Reinigungsmitteln..
Forscher haben bereits Mikroben entdeckt, die in hydrothermalen Quellen in der Tiefsee leben und als neue Formen von Antibiotika und Krebsmedikamenten geeignet sind..
Solche Anpassungen können auch den Schlüssel zum Verständnis des Ursprungs des Lebens im Ozean darstellen, da Wissenschaftler die Genetik dieser Organismen untersuchen, um das Rätsel der Geschichte zu lösen, wie sich das Leben zwischen isolierten Ökosystemen und schließlich über Ökosysteme hinweg, den Weltmeeren, ausdehnt.
Neuere Forschungen haben auch große und unerwartete Mengen an Kohlenstoff in den Gruben entdeckt, was darauf hindeuten könnte, dass diese Regionen eine bedeutende Rolle im Erdklima spielen..
Dieser Kohlenstoff wird im Erdmantel durch Subduktion beschlagnahmt oder von Bakterien aus der Grube verbraucht..
Diese Entdeckung bietet Möglichkeiten zur weiteren Untersuchung der Rolle von Gräben sowohl als Quelle (über Vulkane und andere Prozesse) als auch als Reservoir im Kohlenstoffkreislauf des Planeten, die Einfluss darauf haben können, wie Wissenschaftler die Auswirkungen von vom Menschen erzeugten Treibhausgasen letztendlich verstehen und vorhersagen und Klimawandel.
Die Entwicklung neuer Tiefseetechnologien, von Tauchbooten über Kameras bis hin zu Sensoren und Probenahmegeräten, bietet Wissenschaftlern hervorragende Möglichkeiten, Grabenökosysteme über lange Zeiträume hinweg systematisch zu untersuchen..
Dies wird uns letztendlich ein besseres Verständnis von Erdbeben und geophysikalischen Prozessen geben, überprüfen, wie Wissenschaftler den globalen Kohlenstoffkreislauf verstehen, Wege für die biomedizinische Forschung bieten und möglicherweise zu neuen Einsichten in die Evolution des Lebens auf der Erde beitragen..
Dieselben technologischen Fortschritte werden Wissenschaftlern neue Möglichkeiten bieten, den gesamten Ozean zu untersuchen, von abgelegenen Küsten bis zum eisbedeckten Arktischen Ozean..
Ozeangräben gehören zu den feindlichsten Lebensräumen der Erde. Der Druck beträgt mehr als das 1000-fache der Oberfläche und die Wassertemperatur liegt leicht über dem Gefrierpunkt. Vielleicht noch wichtiger ist, dass das Sonnenlicht nicht in die tiefsten Ozeangräben eindringt, was eine Photosynthese unmöglich macht..
Organismen, die in Ozeangräben leben, haben sich mit ungewöhnlichen Anpassungen entwickelt, um in diesen kalten, dunklen Schluchten zu gedeihen.
Ihr Verhalten ist ein Test der sogenannten "visuellen Interaktionshypothese", die besagt, dass je größer die Sichtbarkeit eines Organismus ist, desto mehr Energie muss er aufbringen, um Beute zu jagen oder Raubtiere abzuwehren. Im Allgemeinen ist das Leben in den dunklen Ozeangräben isoliert und langsam.
Der Druck am Boden des Challenger Abyss, dem tiefsten Ort der Erde, beträgt 703 Kilogramm pro Quadratmeter. Große Meerestiere wie Haie und Wale können in dieser Tiefe nicht leben..
Viele Organismen, die in diesen Hochdruckumgebungen gedeihen, haben keine Organe, die sich mit Gasen füllen, wie z. B. die Lunge. Diese Organismen, von denen viele mit Seesternen oder Quallen verwandt sind, bestehen hauptsächlich aus Wasser und gallertartigem Material, das nicht so leicht zerkleinert werden kann wie Lungen oder Knochen..
Viele dieser Kreaturen navigieren gut genug durch die Tiefen, um jeden Tag eine vertikale Wanderung von mehr als 1.000 Metern vom Boden der Gräben zu machen..
Sogar Fische in tiefen Gruben sind gallertartig. Beispielsweise leben viele Arten von Schneckenfischen mit Zwiebelköpfen am Boden des Marianengrabens. Die Körper dieser Fische wurden mit Einweggeweben verglichen.
Flache Ozeangräben haben weniger Druck, können sich jedoch außerhalb der Sonnenlichtzone befinden, in der Licht in das Wasser eindringt.
Viele Fische haben sich an das Leben in diesen dunklen Ozeangräben angepasst. Einige verwenden Biolumineszenz, was bedeutet, dass sie ihr eigenes Licht produzieren, um Beute anzuziehen, einen Partner zu finden oder das Raubtier abzuwehren..
Ohne Photosynthese hängen Meeresgemeinschaften hauptsächlich von zwei ungewöhnlichen Nährstoffquellen ab.
Der erste ist "Meeresschnee". Meeresschnee ist der kontinuierliche Fall von organischem Material aus den Höhen der Wassersäule. Meeresschnee ist in erster Linie Abfall, einschließlich Exkremente und Überreste toter Organismen wie Fische oder Algen. Dieser nährstoffreiche Meeresschnee füttert Tiere wie Seegurken oder Vampirkalmar..
Eine weitere Nährstoffquelle für die Nahrungsnetze von Ozeangräben ist nicht die Photosynthese, sondern die Chemosynthese. Die Chemosynthese ist der Prozess, bei dem Organismen in der ozeanischen Fossa wie Bakterien chemische Verbindungen in organische Nährstoffe umwandeln..
Die bei der Chemosynthese verwendeten chemischen Verbindungen sind Methan oder Kohlendioxid, die aus hydrothermalen Quellen ausgestoßen werden und deren heiße und giftige Gase und Flüssigkeiten in das kalte Meerwasser abgeben. Ein häufiges Tier, das sich auf chemosynthetische Bakterien als Nahrung stützt, ist der Riesenrohrwurm..
Ozeangräben bleiben einer der schwer fassbaren und wenig bekannten marinen Lebensräume. Bis 1950 dachten viele Ozeanographen, diese Gräben seien unveränderliche Umgebungen, in denen es fast kein Leben mehr gibt. Noch heute basiert ein Großteil der Forschung in Meeresgräben auf Proben des Meeresbodens und fotografischen Expeditionen..
Das ändert sich langsam, während Entdecker buchstäblich tief graben. Der Challenger Deep am Fuße des Marianengrabens liegt tief im Pazifik in der Nähe der Insel Guam.
Nur drei Personen haben den Challenger Abyss, den tiefsten Ozeangraben der Welt, besucht: eine gemeinsame französisch-amerikanische Besatzung (Jacques Piccard und Don Walsh) aus dem Jahr 1960, die eine Tiefe von 10.916 Metern erreichte, und der National Geographic-Forscher James Cameron aus dem Jahr 2012, der 10.984 erreichte Meter (Zwei weitere unbemannte Expeditionen haben ebenfalls den Challenger Abyss erkundet).
Das Engineering von Tauchbooten zur Erkundung von Ozeangräben stellt eine Reihe einzigartiger Herausforderungen.
Tauchboote müssen unglaublich stark und widerstandsfähig sein, um starken Meeresströmungen, Nullsicht und hohem Druck durch den Marianengraben entgegenzuwirken..
Die Entwicklung der Technik zum sicheren Transport von Personen sowie empfindlichen Geräten ist eine noch größere Herausforderung. Das U-Boot, das Piccard und Walsh zum Challenger Abyss, dem außergewöhnlichen Triest, brachte, war ein ungewöhnliches Schiff, das als Bathyscaphe (U-Boot zur Erkundung der Tiefen des Ozeans) bekannt war..
Camerons Tauchboot Deepsea Challenger hat die technischen Herausforderungen auf innovative Weise erfolgreich gemeistert. Um die tiefen Meeresströmungen zu bekämpfen, wurde das U-Boot so konstruiert, dass es sich beim Abstieg langsam dreht.
Die Lichter des U-Bootes bestanden nicht aus Glühlampen oder Leuchtstofflampen, sondern aus winzigen LEDs, die eine Fläche von etwa 30 Metern beleuchteten..
Am überraschendsten ist vielleicht, dass der Deepsea Challenger selbst für die Komprimierung konzipiert wurde. Cameron und sein Team entwickelten einen synthetischen Schaum auf Glasbasis, mit dem das Fahrzeug unter dem Druck des Ozeans komprimiert werden konnte. Der Deepsea Challenger kehrte 7,6 Zentimeter kleiner an die Oberfläche zurück als beim Abstieg.
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