Тысячи ранее неизвестных гор и холмов обнаружены на новой карте морского дна
Абиссальные холмы являются наиболее распространенной особенностью на дне океана, но их также труднее всего увидеть. Редко возвышаясь более чем на несколько сотен метров над абиссальной равниной, эти плавно волнистые холмы выстраиваются в ряды, образуя наборы параллельных хребтов. Они были замечены в той части океана, которая была нанесена на карту с помощью сонара, но не были замечены в других местах.
Теперь исследователи обнаружили более 200 000 таких холмов на самой подробной глобальной карте морского дна, созданной с помощью радиолокационных данных спутника Surface Water and Ocean Topography (SWOT). Разработанный NASA и CNES, национальным космическим агентством Франции, и запущенный 2 года назад, спутник стоимостью 1,2 миллиарда долларов измеряет высоту океана с точностью до нескольких сантиметров. Изучая едва заметный способ, которым вода скапливается над элементами морского дна, притягиваемая своей гравитацией, SWOT выявил не только холмы, но и тысячи более высоких подводных гор и других объектов. Карта может помочь в изучении тектоники плит и океанических течений, а также помочь подводникам избегать опасностей. «Это просто удивительно», — говорит Яо Юй, морской геофизик из Института океанографии Скриппса, который руководил работой, опубликованной в журнале Science и представленной на заседании Американского геофизического союза.
Только 25% морского дна было нанесено на карту с помощью сонара, золотого стандарта для картирования, и хотя есть стремление расширить покрытие с помощью морских беспилотников и автономных подводных аппаратов , еще очень много океана осталось неисследованным, говорит Ларри Майер, директор Центра прибрежных и океанических карт Университета Нью-Гемпшира. Например, Соединенные Штаты только в прошлом году закончили картографирование своего континентального шельфа. Поэтому данные SWOT заполняют основную потребность, говорит Майер. «Это огромный скачок», — говорит он. «Масштаб того, что вы можете увидеть, фантастический».
В отличие от традиционных высотомеров, которые испускают радиолокационные импульсы и измеряют возвращающиеся отражения с помощью датчика на корпусе спутника, SWOT улавливает отражения с помощью антенн на концах двух 5-метровых штанг. Их размер и разделение приводят к более точным измерениям. Хотя некоторые сомневались, что штанги можно будет выровнять достаточно хорошо, чтобы преодолеть ошибки, космический аппарат работал безупречно с момента запуска, говорит Ли-Луэн Фу, научный сотрудник проекта SWOT в Лаборатории реактивного движения NASA. «Прорывных результатов будет еще много лет», — говорит он.
Основная цель SWOT-анализа — не картографировать дно океана, а скорее измерять потоки воды в реках на суше и водовороты в океане, гигантские хаотичные водовороты, которые приводят к перемешиванию в море. Но среди крупных вздутий и впадин на поверхности моря, которые они создают, есть и более мелкие волнообразные движения, отражающие ранее невиданные особенности морского дна.
Только в прошлом году, используя существующие спутники-альтиметры, Юй и другие составили карту более крупных объектов морского дна, называемых подводными горами, почти удвоив число известных до более чем 40 000. Теперь данные SWOT должны снова удвоить это число, обнаружив подводные горы высотой всего 450 метров и диаметром 4 километра. Помимо опасности, которую они представляют для подводных лодок — одной из причин, по которой военные США финансируют эту работу, — было показано, что такие подводные горы отбрасывают глубоководные океанские потоки обратно на поверхность , что является критическим механизмом в «конвейере» океанских течений, которые переносят тепло, питательные вещества и углекислый газ. Юй также надеется, что данные SWOT прольют свет на то, как подводные горы могут создавать небольшие закрученные вихри, которые смешивают поверхностные воды и в этом году задержали крупнейший в мире айсберг A23A.
Карта SWOT также показывает подводный рельеф, который отражает масштабные силы тектоники плит в отдаленных и в значительной степени некартографированных полярных регионах. На мелководье между канадскими арктическими островами она фиксирует характерный чередующийся рисунок холмов и долин, вызванный древним рифтингом. В море Уэдделла у Антарктиды карта отображает елочную структуру трехплитного соединения между Южной Америкой, Африкой и Антарктидой. «Она укажет места, где есть реальные аномалии и странные вещи», — говорит Майер.
Наиболее перспективными для изучения тектоники плит будут абиссальные холмы, которые, как теперь показывает карта, покрывают около 70% дна океана. Образованные магмой, извергающейся вдоль срединно-океанических хребтов, где плиты расходятся и образуется свежая океаническая кора, они обычно образуют упорядоченные параллельные линии, идущие от хребтов, причем самые отдаленные из них являются самыми старыми и наиболее эродированными. Но новая карта показывает, что в определенных местах, таких как юго-западная часть Индийского океана, линии резко меняют направление, и эту информацию можно использовать для улучшения реконструкций истории плит. Размер и частота холмов также могут отражать, как скорость извержения магмы менялась на протяжении тысяч лет по мере формирования и таяния ледяных щитов, изменяя уровень моря и, следовательно, давление на дно океана. Хотя тектоника плит хорошо изучена, Юй надеется, что глобальный взгляд на структуру абиссальных холмов оживит эту область.
Глобальная карта станет еще лучше. Юй и другие сейчас обучают модели искусственного интеллекта (ИИ) на данных сонара и спутника, где они пересекаются, а затем используют то, что модель узнает из сравнений, чтобы улучшить разрешение показаний только SWOT. Как это часто бывает с ИИ, они не знают, почему модель знает то, что она знает, говорит Юй. «Но это уже лучше, чем прошлые карты».