Chuyến thám hiểm tình cờ phát hiện ra nơi sâu nhất của đại dương

Khi một đoàn thủy thủ từ tàu HMS Challenger hạ sợi dây xuống để đo độ sâu trong chuyến thám hiểm năm 1875, họ đã tình cờ phát hiện ra Rãnh Mariana – nơi sâu nhất của đại dương.

Vào ngày 23/3/1875, tàu HMS Challenger dừng lại giữa Thái Bình Dương, phía Tây Nam quần đảo Mariana, để đo độ sâu như thường lệ. Cũng như vô số lần trước đó, các nhà khoa học và thủy thủ Anh trên tàu hạ sợi dây đo xuống nước. Tuy nhiên, khác với những lần trước, sợi dây cứ rơi xuống mãi như không có điểm dừng.

Sau gần 27.000 feet (8.229 mét), nó cuối cùng chạm đáy. Đó là lần đầu tiên con người phát hiện ra khu vực mà sau này được gọi là Rãnh Mariana.

Ảnh minh họa Rãnh Mariana. Nguồn: Getty

Trong các cuộc thám hiểm về sau người ta mới đo được Rãnh Mariana thực tế có độ sâu lên đến khoảng 36.000 feet (10.972 mét) ở điểm sâu nhất của nó. Độ sâu này vượt qua cả chiều cao của đỉnh núi Everest.

Ở độ sâu như vậy, áp suất nước cao gấp khoảng 1.100 lần áp suất ở bề mặt, mà theo Mackenzie Gerringer – nhà sinh thái học đại dương tại Đại học Bang New York tại Geneseo, là tương đương với việc một con voi châu Phi giẫm lên ngón tay cái của con người.

Không có ánh sáng nào thâm nhập được tới độ sâu đó và nhiệt độ nước gần như đóng băng (mặc dù theo bà Gerringer, đáy của Rãnh Mariana lại ấm hơn một chút so với vùng nước phía trên vì áp suất khổng lồ làm tăng năng lượng động học).

“Rãnh Mariana là một trong những môi trường nổi tiếng và cực đoan nhất trên hành tinh của chúng ta,” các nhà khoa học đã viết trong một bài báo năm 2020 trên Tạp chí Vật lý Hóa học.

Hình thành do tác động kiến tạo, khi mảng kiến tạo Thái Bình Dương trượt xuống dưới mảng Biển Philippine, Rãnh Mariana trải dài theo hình cánh cung hơn 2.414km qua phía Tây Thái Bình Dương.

Trước cuộc thám hiểm của tàu HMS Challenger, không ai biết về sự tồn tại của Rãnh Mariana.

Hành trình của tàu HMS Challenger

Ban đầu là một tàu chiến của Anh, HMS Challenger được cải tạo vào năm 1872 với các phòng thí nghiệm và không gian lưu trữ, hầu hết các khẩu pháo đã được dỡ bỏ theo yêu cầu của các nhà khoa học từ Hội Hoàng gia – những người đã lên kế hoạch thực hiện một chuyến hành trình toàn cầu để khảo sát đại dương.

Ngày 21/12/1872, tàu Challenger rời Anh với một đoàn gồm 6 nhà khoa học, khoảng 250 thủy thủ và sĩ quan. Gặp phải một cơn bão gần như ngay sau khi khởi hành, tàu đã hướng tới Bồ Đào Nha và quần đảo Canary trước khi vượt qua Đại Tây Dương lần đầu tiên.

Sau đó, tàu tiếp tục băng qua Đại Tây Dương thêm vài lần, vòng qua Mũi Hảo Vọng, tiến gần tới Nam Cực, thăm Australia, New Zealand, Philippines, New Guinea và Nhật Bản, vượt qua Thái Bình Dương tới Nam Mỹ qua Hawaii, và sau đó vòng qua Mũi Sừng (Cape Horn, ở miền Nam Chile) trên đường về nhà.

Khi tàu Challenger trở lại Anh vào ngày 24/5/1876, nó đã đi được gần 70.000 hải lý.

Cứ mỗi 300km, các nhà khoa học trên tàu Challenger thiết lập một trạm quan sát. Họ đo độ sâu dưới nước tại mỗi trạm và lấy mẫu trầm tích.

Thông thường, họ cũng nạo vét đáy biển để thu thập sinh vật, ghi lại nhiệt độ ở các độ sâu khác nhau, thu thập mẫu nước và đo dòng chảy.

Công việc của họ cũng gặp nhiều khó khăn và nguy hiểm. Sợi dây đo đã bị đứt ngay lần đầu tiên sử dụng và các dụng cụ gắn trên đó bị mất. Một thủy thủ đã mất do một sự cố ở khu vực Caribe. Tại Thái Bình Dương, một trong các nhà khoa học đã qua đời vì nhiễm vi khuẩn.

Tuy vậy, đoàn thám hiểm đã thu thập được một lượng dữ liệu khổng lồ và “đặt nền móng cho toàn bộ ngành khoa học đại dương học,” Doug Macdougall, tác giả cuốn sách viết về hành trình thám hiểm của tàu HMS Challenger, cho biết.

Ông Macdougall gọi chuyến hành trình của tàu Challenger là Chương trình Apollo của thời đại.

Chuyến hành trình của tàu Challenger đã phát hiện hàng nghìn loài mới và chứng minh rằng sự sống có thể tồn tại ngay cả ở độ sâu cực lớn. Chuyến đi cũng phát hiện ra bụi vũ trụ, những tàn dư của sao chổi và tiểu hành tinh trong trầm tích đại dương. Họ đã nạo vét các nốt kim loại đa hợp, những thứ mà, như Macdougall chỉ ra, “trải đầy đáy biển” ở một số vùng của Thái Bình Dương và thu hút sự quan tâm của các công ty khai thác mỏ.

Phát hiện Rãnh Mariana

Chuyến thám hiểm của tàu Challenger cũng đã phát hiện ra Rãnh Mariana, một sự kiện ngoài mong đợi. Khi tàu di chuyển về phía Nhật Bản, họ thiết lập một trạm quan sát cách Guam khoảng 280km về phía Tây Nam, đảo xa nhất của quần đảo Mariana.

Sợi dây đo được hạ xuống, độ sâu là gần 27.000 feet. Trong số gần 500 phép đo độ sâu được thực hiện từ tàu Challenger tại các địa điểm khác nhau trên thế giới, đây là điểm sâu nhất đo được.

“Họ vô cùng bất ngờ. Đó là điều không ai từng nghĩ tới”, ông Macdougall nói về phát hiện của các nhà khoa học.

Thí nghiệm được lặp lại và kết quả vẫn thế. Cả hai lần, áp suất nước khổng lồ ở độ sâu này đã làm vỡ các nhiệt kế trên sợi dây đo. Các nhà khoa học đã đặt tên khu vực này là “Swire Deep” theo tên của hoa tiêu trên tàu Challenger.

Những chuyến thám hiểm tiếp theo

Các nhà khoa học trên tàu Challenger không nhận ra rằng họ đang ở trên một rãnh sâu của đại dương. Phải rất lâu sau, người ta mới có thể vẽ được bản đồ đáy biển.

Vào năm 1899, một cuộc thám hiểm của Mỹ đã đo được độ sâu hơn 31.600 feet (9.631 mét) trong khu vực này. Sau đó, vào đầu những năm 1950, tàu chiến hải quân Anh, HMS Challenger II, đã sử dụng thiết bị đo sóng âm và ghi nhận độ sâu 35.640 feet (10.863 mét).

Challenger Deep, cái tên mà sau này người ta gọi phần sâu nhất của Rãnh Mariana, đã được đo nhiều lần bằng sóng âm một tia, sóng âm nhiều tia, sóng âm quét ngang và cảm biến áp suất. Mặc dù kết quả có chút khác biệt, nhưng tất cả các phép đo đều cho thấy độ sâu của Challenger Deep vào khoảng 36.000 feet (10.972 mét).

“Ở đó rất bùn và có nhiều trận tuyết lở dưới nước ở các khu vực này. Vì vậy, độ sâu của rãnh có thể đang thay đổi”, ông Gerringer nói.

Vào năm 1960, nhà đại dương học người Thụy Sĩ Jacques Piccard và Trung úy Hải quân Mỹ Don Walsh đã trở thành những người đầu tiên đến nơi sâu nhất của đại dương. Mặc dù một cửa sổ nhựa trên tàu lặn của họ bị nứt do áp suất, nhưng họ đã có 20 phút ở đáy biển.

Có gì ở đáy Rãnh Mariana?

Sự sống vẫn tồn tại ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt ở Challenger Deep. Ở đó có rất nhiều loài động vật giáp xác giống như tôm.

“Nếu bạn thả mồi xuống, bạn sẽ thấy hàng trăm loài tôm ào đến ngay lập tức”, bà Gerringer cho biết.

Cũng có những con hải sâm trong suốt, vi khuẩn và xenophyophores (các sinh vật đơn bào có thể to bằng nắm tay của con người). Cá, bao gồm loài cá ốc sên Hadal và cá chình cusk, cũng sống ở Rãnh Mariana, mặc dù không dưới độ sâu 27.000 feet.

“Chúng tôi nghĩ đó là giới hạn trên của khả năng thích ứng với áp suất của chúng”, bà Gerringer nói.

Năm 1960, Piccard và Walsh đã tuyên bố đã thấy một loài cá phẳng ở Challenger Deep, nhưng các nhà khoa học cho rằng họ gần như chắc chắn đã nhầm.

Nhà sinh thái học Gerringer đã lặn xuống nhiều rãnh sâu của đại dương, bao gồm cả Rãnh Mariana, và bà nói rằng bà thấy chúng “đẹp và yên bình”. Đó là một sự khác biệt rất xa so với hình ảnh “những quái vật dưới đáy biển” mà đôi khi người ta truyền bá.