Mariana, rãnh đại dương có độ sâu lên tới khoảng 11.000 m, có sinh vật sống và thậm chí cả túi nylon.
Đạo diễn James Cameron ngồi trong mô hình khoang tàu thu nhỏ tại một cuộc triển lãm ở Sydney năm 2018. Ảnh: Saeed Khan/AFP/Getty
Trong khi mặt đất có những ngọn núi và thung lũng khổng lồ, dưới nước cũng tồn tại những cấu trúc tương tự. Một trong những cấu trúc đặc biệt nhất là rãnh Mariana - khe nứt ở phía tây Thái Bình Dương dài hơn 2.540 km. Nơi này có vực thẳm Challenger - điểm sâu nhất từng ghi nhận trên Trái Đất với độ sâu khoảng 11.000 m. Con số này gấp gần 3 lần so với độ sâu của xác tàu Titanic và lớn hơn cả chiều cao của đỉnh Everest - đỉnh núi cao nhất thế giới.
James Cameron là một trong số ít những người xuống vực thẳm Challenger
Chuyến lặn đầu tiên xuống vực thẳm Challenger diễn ra năm 1960 với tàu lặn Trieste. Trong chuyến lặn, các hành khách Jacques Piccard và Don Walsh đã vô cùng sửng sốt khi nhìn thấy những sinh vật sống. James Cameron, đạo diễn của bộ phim "Titanic" năm 1997, là nhà thám hiểm biển sâu tiếp theo. Ông đã lái tàu lặn xuống đến độ sâu khoảng 10.908 m, lập kỷ lục thế giới vào năm 2012.
Theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ [NOAA], cứ 10 m xuống dưới bề mặt đại dương, áp suất sẽ tăng thêm 1 atm. Atm là đơn vị đo áp suất, tương đương 14,7 pound [6,4 kg] trên 1 inch vuông [6,5 cm2]. Điều này đồng nghĩa, tàu xuống vực thẳm Challenger có thể chịu áp suất tương đương 50 máy bay Boeing 747 đồ sộ.
Phát hiện túi nylon
Một nhà thám hiểm khác từng xuống vực thẳm Challenger là Victor Vescovo, nhà đầu tư người Texas. Ông đã xuống sâu 10.927 m và lập kỷ lục thế giới mới vào năm 2019. Vescovo đã mang lại thông tin đáng buồn về tác động của con người đến những địa điểm xa xôi tưởng như không thể chạm tới: Ông cho biết, mình trông thấy túi nylon và giấy gói kẹo dưới rãnh Mariana.
Sứa biển quan sát được trong chuyến thám hiểm núi ngầm Enigma ở độ sâu 3.700 m dưới rãnh Mariana. Ảnh: NOAA Office of OER
Vực thẳm Challenger thuộc "vùng hadalpelagic"
Giống như khí quyển Trái Đất, đại dương có thể chia thành nhiều lớp. Theo NOAA, phần trên cùng được gọi là epipelagic hay vùng ánh sáng mặt trời, kéo xuống 200 m dưới mặt nước. Vùng mesopelagic, còn gọi là vùng chạng vạng, bắt đầu từ điểm cuối của vùng ánh sáng mặt trời xuống khoảng 1.000 m. Tiếp theo là vùng bathypelagic hay vùng nửa đêm, và vùng abyssopelagic hay vùng vực thẳm - từ 4.000 m đến 6.000 m. Trong vùng vực thẳm, rất ít dạng sống có thể tồn tại, nước hoàn toàn không có ánh sáng và cực kỳ lạnh.
Nhưng với độ sâu khoảng 11.000 m, vực thẳm Challenger còn nằm sâu hơn nữa, trong vùng hadalpelagic. Khu vực này được đặt tên theo Hades, vị thần cai quản địa ngục của Hy Lạp.
Sự tồn tại của các loài thủy sinh độc đáo và núi lửa bùn
Vùng hadalpelagic là một trong những môi trường sống ít được khám phá nhất trên Trái Đất. Ở độ sâu kỷ lục và không có ánh sáng mặt trời, giới khoa học từng cho rằng không gì có thể tồn tại ở đó. Nhưng điều này không chính xác.
"Kể cả ở dưới đáy, sự sống vẫn tồn tại. Năm 2005, các sinh vật đơn bào tí hon gọi là foraminifera, một loại sinh vật phù du, được phát hiện ở vực thẳm Challenger", theo NOAA. Ngoài ra, các chuyên gia còn phát hiện những mỏm đá đầy màu sắc và hải sâm.
Theo NOAA, hàng loạt núi lửa bùn dưới biển và miệng phun thủy nhiệt ở rãnh Mariana cũng góp phần tạo nên những dạng sống khác thường. Bất chấp nước nóng có tính axit cao từ các miệng phun thủy nhiệt trong núi lửa bùn, nhiều loài vật kỳ lạ và sinh vật hiển vi vẫn sống sót. Thực tế, trong điều kiện thiếu ánh sáng mặt trời, chúng còn hưởng lợi từ nguồn nước giàu chất dinh dưỡng từ các miệng phun.
Các miệng phun thủy nhiệt dưới rãnh Mariana ở Thái Bình Dương trong một chuyến thám hiểm năm 2016. Ảnh: NOAA Office of Ocean Exploration and Research
Chưa rõ độ sâu chính xác
Con người đã khám phá bề mặt đại dương hàng chục nghìn năm, nhưng chỉ khoảng 20% đáy biển được lập bản đồ, theo số liệu năm 2022 của NOAA. Các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều nỗ lực nhằm tìm hiểu chi tiết về rãnh Mariana, nhưng việc này không hề dễ. Do sự rộng lớn và độ sâu kỷ lục của vùng đáy đại dương, họ phải dựa vào công nghệ sóng âm để cố gắng đưa ra một bức tranh đầy đủ về những cấu trúc bên dưới.
Chuyến lặn có người lái đầu tiên vào năm 1960 ước tính vực thẳm Challenger sâu 10.911 m, theo Sách Kỷ lục Guinness Thế giới. Với thiết bị đo đạc và công nghệ không ngừng cải tiến, độ sâu ước tính của vực thẳm Challenger theo cập nhật gần đây nhất vào năm 2021 là khoảng 10.935 m.
Rãnh Mariana nằm ở phía Đông Nam của quần đảo Mariana và là rãnh sâu nhất trên Trái đất, Tuy nhiên, vẫn có sự tranh cãi về số liệu chính xác về điểm sâu nhất của rãnh này.
Rãnh Mariana dài khoảng 2.550km và nằm ở phía đông quần đảo Mariana, theo Đại học Washington. Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ [NOAA] cho biết, điểm sâu nhất của rãnh Mariana là vực thẳm Challenger, nằm ở cực nam của rãnh. Theo NOAA, vực thẳm Challenger sâu khoảng 10.935m, hơn chiều cao của đỉnh Everest khoảng 2.100m.
Ước tính của NOAA bắt nguồn từ nghiên cứu đăng trên tạp chí Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers năm 2021, dựa trên dữ liệu từ một chuyến nghiên cứu năm 2020. Tuy nhiên, có nhiều ước tính khác về độ sâu của vực thẳm Challenger. Nhiệm vụ có thủy thủ đoàn đầu tiên tại đây, diễn ra năm 1960, ước tính độ sâu là 10.911m, theo Sách Kỷ lục Guinness Thế giới. Một số ước tính khác gần đây hơn là 10.994m và 10.984m.
Việc tìm ra độ sâu của vực thẳm Challenger không hề đơn giản. "Về cơ bản, việc này rất khó vì vực quá sâu", chuyên gia Sam Greenaway tại NOAA, tác giả chính của nghiên cứu năm 2021, cho biết.
Greenaway cho biết, để đo độ sâu của đại dương bằng các thiết bị hiện đại, các nhà khoa học có hai lựa chọn chính: sử dụng sonar [thiết bị định vị thủy âm] gắn trong một con tàu trên mặt biển, hoặc triển khai cảm biến áp suất dưới đáy biển với khả năng đo lượng nước phía trên.
Các tia sonar từ máy đo hồi âm đa tia có thể bao phủ hoàn toàn đáy biển. Dù có ưu điểm như vậy, hệ thống trên tàu cách rất xa đáy biển, làm hạn chế độ chính xác theo cả chiều ngang lẫn chiều dọc của phép đo.
Ví dụ, với vực thẳm Challenger, âm thanh mất khoảng 14 giây để xuống tới đáy biển và quay trở lại. Ngoài ra, độ mặn, nhiệt độ và áp suất nước cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ và đường đi của âm thanh, Greenaway giải thích. Do đó, độ chính xác theo chiều dọc của phép đo này là khoảng 25m.
Với cảm biến áp suất, việc chế tạo thiết bị đo áp suất đủ chính xác ở áp suất cao như vậy rất phức tạp. Theo Sách Kỷ lục Guinness Thế giới, áp suất dưới đáy vực thẳm Challenger gấp hơn 1.000 lần áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở mực nước biển.
"Sau đó, chúng tôi cũng cần điều chỉnh theo khối lượng riêng của nước phía trên cảm biến, trọng lực kéo lượng nước đó xuống, áp suất của khí quyển và thủy triều. Việc đưa cảm biến áp suất xuống đúng vị trí cũng không dễ dàng", Greenaway cho biết. Để thực hiện các phép đo, Greenaway cùng đồng nghiệp đã thả một cảm biến áp suất xuống đáy biển để làm tiêu chuẩn cho những chỉ số đo bằng máy đo hồi âm.
Độ chuẩn xác của cảm biến áp suất ảnh hưởng đến độ chuẩn xác cuối cùng của nghiên cứu. Greenaway hy vọng điều này sẽ được cải thiện đáng kể trong tương lai. Ông cho biết, bề mặt sao Hỏa và Mặt trăng thậm chí được lập bản đồ với độ phân giải và chính xác cao hơn so với đáy đại dương.
Trên thực tế, sự khác biệt trong các ước tính độ sâu của vực thẳm Challenger không quá quan trọng, Greenaway nhận định. "Tuy nhiên, việc đo độ sâu của các đại dương trên thế giới thực sự cần thiết. Ví dụ, nghiên cứu như vậy có thể giúp định vị chính xác phương tiện dưới nước và hữu ích cho những cảm biến áp suất dùng để theo dõi mực nước dao động do biến đổi khí hậu", ông nói.
Độ sâu cũng quan trọng với những nhà thám hiểm biển sâu. Ngày 26/3/2012, nhà làm phim James Cameron xuống tới độ sâu 10.908m tại rãnh Mariana bằng tàu lặn Deepsea Challenger, lập kỷ lục về chuyến lặn solo sâu nhất. Năm 2019, nhà thám hiểm kiêm doanh nhân Victor Vescovo thực hiện chuyến lặn sâu nhất lịch sử với độ sâu 10.927m ở đáy vực thẳm Challenger, vượt qua kỷ lục của Cameron.