认识那位绘制地球最深点地图的海洋地质学家

一次历史性的挑战者深渊潜水之旅,凸显了地球的奥秘。
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海洋地质学家兼 Esri 首席科学家 Dawn Wright 踏上了深海探索任务。由 Dawn Wright 提供

当 Dawn Wright 乘坐几乎坚不可摧的舱体坠入世界之底时,海洋的黑曜石般深邃让她想起了浩瀚的太空黑暗。在太平洋中部深处,Wright 潜入了一个极少有人敢于窥视的地球点。她的任务是绘制神秘马里亚纳海沟的一片区域的地图。 

“这些地方极度险恶,并非人类适合居住的地方,”在加利福尼亚州红lands市一家地图软件公司 Esri 担任首席科学家的海洋地质学家 Wright 说。“但我们现在拥有探索这些空间的技术。”

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今年7月,Wright 创造了历史,成为第一位潜入挑战者深渊 35,000 英尺以上的黑人女性。挑战者深渊是位于西太平洋马里亚纳海沟的一个区域,也是地球上已知最深的点。像 Wright 这样的海洋科学家几十年来一直在努力绘制其黑暗、奇异的深度图,但成功程度不一。然而,征服地球水域之谜的探索,有可能揭示关于我们自身星球健康状况的秘密,并阐明其他世界的秘密。这就是为什么 Wright 选择进入海洋未知的宇宙。挑战者深渊任务中发现的每一项新发现都将为联合国的一项倡议——Seabed 2030 项目——做出贡献,该项目旨在到 2030 年制作一张面向公众的全球海底地图。 

“这就像一张邮票或拼图的一块,”Wright 说。“除非找到并摆好所有拼图块,否则拼图就不会完成。” 

挑战者深渊由“挑战者号” (HMS Challenger) 于 1875 年发现,位于马里亚纳海沟的南端。这个海洋峡谷的弧形结构被认为是一个工程奇迹:整个海沟位于太平洋板块俯冲、即弯曲并下沉到菲律宾板块之下的地方。最近的任务聚焦于挑战者深渊一个相对未被探索的区域,称为西部水池。与海沟的其他区域相比,其地质结构很少被勘探,此次对其进行了测量,以辨别其结构与其余海底景观有何不同。

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挑战者深渊位于马里亚纳海沟南端。Jesse Allen/新罕布什尔大学海岸和海洋测绘中心/NOAA

深入黑暗

此次探险由前美国海军指挥官、私人海底技术公司 Caladan Oceanic 的创始人 Victor Vescovo 组织和驾驶。Wright 和 Vescovo 登上深潜器 Limiting Factor这是一艘商用潜水器,拥有一个紧凑的钛合金人员舱,仅够舒适地坐下两名成人。 

海洋底部约有 16,000 磅/平方英寸 的压力,大约相当于 25 架满载的巨型喷气式飞机,Wright 说。通常,普通潜水器会非常缓慢地下降以到达目标,但由于按正常速度到达水面下方很远的目的地会耗费太长时间,所以 Limiting Factor 下降得相当快,速度约为每小时一到三节,即每小时一到三海里。这相当于在一栋居民楼里,电梯以每分钟 100 到 300 英尺的速度下降。(换句话说,这是一次相当平稳的旅程。)通过 Trunk 泵将水注入其钛合金舱门上方的空腔,当水不断排出空气时,潜艇便缓缓沉入黑暗之中。但这并不是失控的坠落:潜水器两侧的推进器允许驾驶员朝任何需要的方向移动,以扫描海底。 

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双人深潜器 Limiting Factor(也称为 Triton 36000/2)的前视图。它可以搭载两人潜入 36,000 英尺深处。Caladan Oceanic, EYOS Expeditions

一旦入水,潜水器就利用声纳对该区域进行灰度地形成像。普通声纳仪器在四英里深以上工作不佳,而四英里深以下仍被认为是海洋表面。但 Wright 是任务专家,负责操作该设备,她说他们使用的侧扫声纳系统是专门为他们的潜水器设计的。与普通声纳相比,侧扫声纳使用两个声波束来创建周围环境的更高分辨率图像,而典型的声纳使用单一的锥形声波束。今年早些时候,同一系统被用于发现沉没的 “萨缪尔·罗伯茨号” (USS Destroyer Escort Samuel B. Roberts) 驱逐舰,这是有史以来发现并确切识别的最深沉船。Wright 的探险是首次在全海深(即人类潜入的最深处)使用该系统。 

在西部水池下方,潜水器和一台小型着陆器花费数小时拍摄了海 cavern 的视频,采集了水样,甚至观察了当地的生物,如 水母、一种名为 端足类动物 的虾状甲壳类动物,以及一种名为水螅的植物状动物群落。在这次微观调查中,Wright 能够创建该区域的详细等高线图,这些图最终将有助于科学家了解我们地球的健康状况。 

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在挑战者深渊的玄武岩地层中生长的两个白色的管状海葵,属 Galatheanthemum。由 Caladan Oceanic 提供

海洋、天空,以及更远的地方

如今,不到 25% 的海洋已经按照现代标准进行了测量,也就是说,使用了最新的海洋扫描技术。拥有这样一份明确的、数据密集的地图有助于科学家们更深入地了解气候变化如何影响地球的海洋。“世界各地天气的极端情况正在被海洋调节,”Wright 说。 

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海洋吸收了全球约 25% 的二氧化碳——气候科学家表示,如果没有这些至关重要的碳汇,全球变暖将会无限恶化。这就是为什么海洋的健康——尤其是其最偏远的区域——是衡量不可逆转的全球性损害(如气候变化)的重要指标。 

“我们对这些深处了解得越多,就越能了解这些过程是如何循环的,”Wright 说。  

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2022 年 7 月 12 日,潜水当天,Wright。由 Verola Media 提供

从太空中可以清楚地看到,地球主要是一个水球。从深海收集到的数据正在帮助科学家探索外星海洋以及附近行星上其他类地环境。例如,加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所的海洋学家 Lia Siegelman 表示,利用海洋规律来研究其他世界的物理学,为理解我们在宇宙中的位置提供了独特的视角。例如,利用 NASA “朱诺号”任务 捕捉到的图像,Siegelman 最近发现了木星的极地能量系统如何与地球上的气旋相似。 

“通过连接两个地理物理天体,你可以提出关于我们行星的问题,”她说。“事物的这种普遍性是我认为非常有价值和迷人的东西。” 随着太空和海洋技术的不断发展,Siegelman 希望有一天能有机会运用她的知识来研究和比较遥远的冰卫星(如 木卫二或卡利斯托)的海洋栖息地。发现我们太阳系和更远星系中的遥远海洋之间的联系,也有助于研究人员更好地理解我们宇宙的复杂性。“作为一名海洋学家,能够看到其他行星或卫星上的海洋环流,这真是太棒了,而且可能很快就会实现,”Siegelman 说。 

但在我们家门口,浩瀚的海洋仍然是最重要的有待探索的栖息地之一。Wright 希望她进入地球深渊的旅程能激励其他人追随她的脚步,并超越她。“他们可以把我视为为他们铺平道路的人。” 

 

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