La fosse a été sondée pour la première fois lors de l’expédition Challenger en 1875, à l’aide d’une corde lestée, qui a enregistré une profondeur de 4 475 brasses (8 184 mètres ; 26 850 pieds). En 1877, Petermann a publié une carte intitulée Tiefenkarte des Grossen Ozeans (« Carte des profondeurs du Grand Océan »), qui montrait un Challenger Tief (« Profondeur du Challenger ») à l’emplacement de ce sondage. En 1899, l’USS Nero, un charbonnier converti, a enregistré une profondeur de 5 269 brasses (9 636 mètres ; 31 614 pieds).
En 1951, Challenger II a sondé la fosse en utilisant l’échosondage, un moyen beaucoup plus précis et largement plus facile de mesurer la profondeur que l’équipement de sondage et les lignes de traînée utilisés dans l’expédition originale. Au cours de cette étude, la partie la plus profonde de la tranchée a été enregistrée lorsque le Challenger II a mesuré une profondeur de 5 960 brasses (10 900 mètres ; 35 760 pieds) à 11°19′N 142°15′E / 11,317°N 142,250°E, connue sous le nom de Challenger Deep.
En 1957, le navire soviétique Vityaz a signalé une profondeur de 11 034 mètres (36 201 pieds) à un endroit surnommé le Mariana Hollow.
En 1962, le navire de surface M.V. Spencer F. Baird a enregistré une profondeur maximale de 10 915 mètres (35 810 ft) en utilisant des profondimètres de précision.
En 1984, le navire de recherche japonais Takuyō (拓洋) a recueilli des données dans la fosse des Mariannes à l’aide d’un échosondeur étroit à faisceaux multiples ; il a signalé une profondeur maximale de 10 924 mètres (35 840 ft), également signalée comme 10 920 mètres (35 830 ft) ±10 m (33 ft). Le véhicule télécommandé KAIKO a atteint la zone la plus profonde de la fosse des Mariannes et a réalisé le record de plongée le plus profond, soit 10 911 mètres (35 797 ft), le 24 mars 1995.
Lors de relevés effectués entre 1997 et 2001, un endroit a été découvert le long de la fosse des Mariannes dont la profondeur était similaire à celle de Challenger Deep, voire plus profonde encore. Il a été découvert alors que des scientifiques de l’Institut de géophysique et de planétologie d’Hawaï effectuaient une étude autour de Guam ; ils ont utilisé un système de cartographie par sonar remorqué derrière le navire de recherche pour effectuer l’étude. Ce nouveau spot a été nommé HMRG (Hawaii Mapping Research Group) Deep, du nom du groupe de scientifiques qui l’a découvert.
Le 1er juin 2009, la cartographie à bord du RV Kilo Moana (vaisseau-mère du véhicule Nereus), a indiqué un spot d’une profondeur de 10 971 mètres (35 994 ft). La cartographie par sonar du Challenger Deep a été rendue possible par son système de bathymétrie multifaisceaux Simrad EM120 pour les eaux profondes. Le système de sonar utilise la détection du fond en phase et en amplitude, avec une précision supérieure à 0,2 % de la profondeur de l’eau sur l’ensemble de la fauchée (ce qui implique que le chiffre de la profondeur est précis à ± 22 mètres (72 ft)).
En 2011, il a été annoncé lors de la réunion d’automne de l’American Geophysical Union qu’un navire hydrographique de la marine américaine équipé d’un sondeur multifaisceaux a effectué un relevé qui a cartographié l’ensemble de la fosse avec une résolution de 100 mètres (330 ft). La cartographie a révélé l’existence de quatre affleurements rocheux qui seraient d’anciens monts sous-marins.
La fosse des Mariannes est un site choisi par des chercheurs de l’université de Washington et de la Woods Hole Oceanographic Institution en 2012 pour une étude sismique visant à étudier le cycle de l’eau sous la surface. En utilisant à la fois des sismomètres de fond d’océan et des hydrophones, les scientifiques sont capables de cartographier des structures jusqu’à 97 kilomètres (60 mi) sous la surface.
Descentes
Quatre descentes habitées et trois descentes non habitées ont été réalisées. La première est la descente habitée du bathyscaphe Trieste, de conception suisse, de construction italienne et appartenant à la marine américaine, qui a atteint le fond à 13h06 le 23 janvier 1960, avec Don Walsh et Jacques Piccard à bord. De la grenaille de fer était utilisée comme ballast, avec de l’essence pour la flottabilité. Les systèmes de bord indiquaient une profondeur de 11 521 mètres (37 800 pieds), mais cette valeur a ensuite été révisée à 10 916 mètres (35 814 pieds). La profondeur a été estimée à partir d’une conversion de la pression mesurée et de calculs basés sur la densité de l’eau de la surface de la mer au fond de la mer.
Cette expédition a été suivie par les ROV sans équipage Kaikō en 1996 et Nereus en 2009. Les trois premières expéditions ont directement mesuré des profondeurs très similaires de 10 902 à 10 916 m (35 768 à 35 814 pieds). La quatrième a été réalisée par le réalisateur canadien James Cameron le 26 mars 2012. Il a atteint le fond de la fosse des Mariannes à bord du navire submersible Deepsea Challenger, plongeant à une profondeur de 10 908 mètres (35 787 ft).
En juillet 2015, des membres de la National Oceanic and Atmospheric Administration, de l’Oregon State University et des garde-côtes ont immergé un hydrophone dans la partie la plus profonde de la fosse des Mariannes, le Challenger Deep, n’en ayant jamais déployé auparavant au-delà d’un mile. L’hydrophone à coque en titane a été conçu pour résister à l’immense pression qui règne à 7 miles de profondeur. Bien que les chercheurs n’aient pu récupérer l’hydrophone qu’en novembre, la capacité de données était pleine dès les 23 premiers jours. Après des mois d’analyse des sons, les experts ont été surpris de capter des sons naturels comme des tremblements de terre, un typhon et des baleines à fanons, ainsi que des sons artificiels comme des bateaux. En raison du succès de la mission, les chercheurs ont annoncé qu’ils prévoyaient de déployer un deuxième hydrophone en 2017 pour une période prolongée.
Victor Vescovo a réalisé une nouvelle descente record à 10 928 mètres (35 853 pieds) le 28 avril 2019 en utilisant le DSV Limiting Factor, un modèle Triton 36000/2 fabriqué par Triton Submarines, basé en Floride. Il a plongé quatre fois entre le 28 avril et le 5 mai 2019, devenant ainsi la première personne à plonger plus d’une fois dans Challenger Deep.
Le 8 mai 2020, un projet conjoint entre les constructeurs navals russes, les équipes scientifiques de l’Académie des sciences de Russie avec le soutien de la Fondation russe pour les projets de recherche avancée et la flotte du Pacifique a immergé le véhicule sous-marin autonome Vityaz-D au fond de la fosse des Mariannes à une profondeur de 10 028 mètres (32 900 pieds). Vityaz-D est le premier véhicule sous-marin à fonctionner de manière autonome aux profondeurs extrêmes de la fosse des Mariannes. La durée de la mission, hors plongée et remontée à la surface, a été de plus de 3 heures.
Le 10 novembre 2020, le submersible chinois Fendouzhe a atteint le fond de la fosse des Mariannes à une profondeur de 10 909 mètres (35 791 ft).
Descentes prévues
En avril 2011, Richard Branson a dévoilé un nouveau sous-marin piloté par une seule personne pour aller au fond de la fosse des Mariannes au cours des deux prochaines années.
En février 2012, au moins une autre équipe prévoyait un sous-marin piloté pour atteindre le fond de la fosse des Mariannes.
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