卫星数据绘制海底隐藏的深度

一幅描绘前所未见地形的生动地图

尽管地球大陆已有许多详细的地图,但我们星球水域之下的事物在很大程度上仍然是一个谜。到目前为止,只有10%的海底被高分辨率绘制出来,这让研究人员非常渴望了解另外90%的情况。

现在,来自加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所的研究人员正在补全剩余的部分。利用欧洲航天局(ESA)的CryoSat-2NASA的Jason-1从未使用过的卫星测高仪数据,科学家们绘制了地球整个海底的令人惊叹的地图,揭示了前所未有的山脉和山脊。这些地图让研究人员对深海板块构造和研究较少的海盆有了新的认识。

这些水下景观的生动图像是通过测量海洋不同区域的重力来制作的。据首席研究员David Sandwell介绍,这两颗卫星的任务都是探测海洋上空的地球重力场。

Sandwell,斯克里普斯的一位地球物理学教授,告诉《大众科学》:“卫星绕着地球运行,每秒发送数千个雷达脉冲。所以我们利用这些数据来生成海洋表面的地形图。”这种地形图突出了海洋水面微妙的变化和起伏,揭示了其下方的大量信息。例如,如果海洋在某个点略微隆起,就表明下方有更大的物体。

Sandwell解释说:“假设海底有一个2000米高的火山。它带有额外的质量,会局部扰乱重力场。这种扰动在海面上表现为一个隆起。”通过绘制水面所有的隆起和凹陷,研究人员可以相当准确地了解地壳的变化。

为了确定表面隆起与多少水下质量相关,研究人员开发了一个科学模型,该模型利用重力定律,并由测量船的实际测量数据进行校准。这些测量船负责绘制迄今已测量的海洋10%区域的地图,它们使用名为多波束回声测深仪的专用声纳系统来获取海底的详细深度信息。

David Sandwell,加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所

Sandwell指出,他们的地图比1990年代的海底图像有了改进,那些图像是使用较早的卫星图像创建的。虽然那些图像揭示了许多前所未见的山脊、转换断层和断裂带,但它们只捕捉了海底相对年轻且沉降物覆盖较少的部分。这些最新的地图突出了水下表面更古老的部分,那里更厚的沉降物覆盖使得这些区域更加密集。

Sandwell表示,除了让研究人员更好地了解海洋未勘探的深度外,这些地图还将成为军事部门处理水下技术时的有用工具。“当你从潜艇发射导弹时,其发射特性会受到重力场的扰动,”Sandwell解释说。“它会影响导弹的初始起飞角度,所以你必须对此进行修正。军方甚至一些民间人士都需要这个重力模型来修正他们的水下传感器。”

但Sandwell表示,最重要的是,我们必须详细了解我们海洋表面之下隐藏的东西。他的梦想是让整个海底都能被高分辨率地绘制出来。

Sandwell说:“那10%的高分辨率绘制区域——其分辨率与我们绘制火星和水星的地图相当。我们对这些其他行星的了解比对海底的了解还多。我们需要努力在所有地方绘制高分辨率地图。”

研究人员已在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。

 

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洛伦·格鲁什(Loren Grush)是《Popular Science》的助理编辑和科学作家,居住在纽约市。她曾为《纽约时报》、《Nautilus Magazine》、Digital Trends、Fox News 和 ABC News 撰稿。格鲁什是两位 NASA 工程师的女儿,在航天飞机和火箭科学家中长大。她很高兴能圆满完成报道科学发现和技术突破的使命。

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