我們對海底究竟瞭解多少?

只有不到 0.05% 的海底被繪製到足以探測飛機殘骸或海底火山噴口尖塔等物體的詳細程度

以下文章經許可轉載自 “對話”,這是一個涵蓋最新研究的線上出版物。

本週,隨著船隻在印度洋深處恢復搜尋失蹤的馬來西亞航空公司 MH370 航班,我們經常聽到海洋“95% 未被探索”,並且我們對月球或火星表面的瞭解比對海底的瞭解更多。但這是否屬實?“探索”的真正含義是什麼?

整個海底現在已經被繪製到了大約 5 公里的最大解析度,這意味著我們可以在這些地圖中看到大部分大於 5 公里的地貌。這就是聖地亞哥斯克裡普斯海洋研究所的戴維·桑德維爾及其同事最近釋出的一張新的海底全球地圖的解析度,他們使用了一些巧妙的衛星技術來估算海底的地形,甚至揭示了海底沉積物下潛伏的地球地殼的一些特徵。


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與繪製陸地地圖不同,我們不能使用雷達直接從衛星測量海底地形,因為海水會阻擋這些無線電波。但是衛星可以使用雷達非常精確地測量海面的高度。如果有足夠的測量值來減去波浪和潮汐的影響,衛星實際上可以測量由於海底地形而導致的海面凸起和凹陷。

例如,如果有大型水下山脈或山脊,其質量產生的微小區域性重力增加會將海水拉入其上方的一個輕微凸起。相反,如果存在海溝,則較弱的區域性重力會在海面產生相對的凹陷。

讀取海面的那些凸起和凹陷是一項驚人的精密測量壯舉,涉及使用雷射跟蹤測量衛星的軌跡,並且不可避免地需要大量的數學運算來處理資料。新地圖使用來自 Cryosat-2 和 Jason-1 衛星的資料,並顯示了使用舊衛星資料的早期地圖中未見的地貌。使用相同技術建立並於 1997 年釋出的之前的海底全球地圖的解析度約為 20 公里。

因此,我們確實擁有 100% 海底的地圖,解析度約為 5 公里。由此,我們可以看到其隱藏地貌的主要特徵,例如洋中脊和海溝——從這個意義上說,海底當然不是“95% 未被探索”。但由於我們星球的水域遮蔽,海底的全球地圖確實不如火星、月球或金星的地圖詳細。

美國宇航局的 麥哲倫號飛船繪製了金星 98% 的表面,解析度約為 100 米。 整個火星表面也以該解析度繪製,並且超過 60% 的紅色星球現在以約 20 米的解析度繪製。與此同時,月球學家已經以約 100 米的解析度繪製了整個月球表面,現在甚至以7 米的解析度繪製。

為了更詳細地繪製我們家鄉的海底地圖,我們必須使用聲納而不是衛星。船上的現代聲納系統可以繪製船下狹窄區域的海底地圖,解析度約為 100 米。那些更詳細的地圖現在覆蓋了大約 10%-15% 的海洋,面積大約相當於非洲。

從船上以船舶聲納系統可達到的細節水平進行測繪,仍然會揭示出許多驚喜。在印度洋搜尋馬來西亞航空公司 MH370 航班的第一階段,涉及從船隻進行測繪以規劃水下航行器的未來調查,發現了水下山脈和該區域衛星衍生地圖上未顯示的其他特徵。

但是,如果我們想在海底探測到幾米大小的物體,例如失蹤飛機的殘骸或我的團隊正在調查的海底火山噴口的礦物尖塔,我們需要使用水下航行器或拖曳儀器將我們的聲納系統移動得更靠近海底。到目前為止,只有不到 0.05% 的海底被聲納繪製到了最高詳細程度,面積大約相當於塔斯馬尼亞島。

當然,實際上要使用攝像機或我們自己的眼睛看到海底,意味著要使用遙控航行器載人潛水器走得更近。

因此,“95% 未被探索”的說法並沒有真正講述我們海洋探索的完整故事。當談到擁有大型地圖時,海底可能並不像我們想象的那樣未被探索,100% 的覆蓋率達到 5 公里的解析度,而 10%-15% 的覆蓋率達到約 100 米的解析度。10%-15% 的解析度與當前火星和金星的全球地圖相似。

但是我們對海洋的探索取決於我們想了解關於它們的什麼。如果我們的問題是:“那裡看起來是什麼樣子?”或:“那裡正在發生什麼?”,那麼已被“探索”的區域甚至可能小於迄今為止以聲納以最高解析度繪製的 0.05%。

從哲學上講,當談到探索我們動態世界上的任何地方時,我們如何以及何時決定某個地方是否“被探索過”?當我們第一次看到某個地點時,我們是否宣佈“任務完成”?我遛狗的當地樹林在冬季與夏季相比看起來截然不同,不同的物種在不同的時間蓬勃發展。在我第一次只在一個季節訪問後,我是否應該認為它們被“探索過”了?探索我們的世界從測繪開始,但也許並沒有真正的結束。

喬恩·科普利接受自然環境研究委員會的資助。

本文最初發表於 “對話”。閱讀原文

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