科學家們正在研究美國西海岸附近的地震斷層，他們有了一個意想不到的新盟友，來幫助他們建立海洋深處地殼的影像：長鬚鯨。
長鬚鯨（Balaenoptera physalus）是身長 20 至 25 米（60 至 85 英尺）的巨獸，它們的歌聲可以傳到 1000 公里（600 英里）以外，在海洋中轟鳴，聲音堪比輪船引擎。一項新的研究發表在二月份的《科學》雜誌上，發現這些叫聲的聲波可以幫助建立海底地表以下 2.5 公里（1.6 英里）的影像。
海底成像對於研究地震力學和碳儲存能力等事物非常重要，通常使用大型氣槍向下發射聲波脈衝。聲波穿透地殼並反彈回海底的儀器，攜帶有關它們穿過的結構的資訊。但是，此類調查費用昂貴，而且氣槍的衝擊噪聲可能會干擾使用聲音進行交流的海洋哺乳動物。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
捷克科學院地球物理研究所的地震學家、研究合著者瓦茨拉夫·庫納說：“實際上，擁有另一種資訊來源非常酷。”
庫納當時在俄勒岡州立大學，在 2012 年和 2013 年研究俄勒岡海岸附近的布蘭科轉換斷層上的地震時，他注意到海底地震儀上出現了奇怪的讀數。結果證明，這些讀數與長鬚鯨叫聲的頻率相匹配。
華盛頓大學的海洋地震學家艾米麗·羅蘭說，鯨魚的發聲經常出現在此類儀器的記錄中，她沒有參與這項研究。地震學家通常將這些訊號視為一種滋擾。然而，庫納注意到，一些訊號僅出現在海底儀器的地震檢波器上，這些檢波器測量振動；他們的音訊麥克風沒有拾取任何相應的聲音。這意味著這些訊號不是直接來自鯨魚，而是來自地殼內部的反彈回聲。
為了將這些訊號用於成像，庫納必須查明鯨魚的位置。這是可能的，因為每隻鯨魚的叫聲都會產生兩組波：一組直接傳播到海底地震站，另一組在海底和海面之間反彈，然後擊中同一站點。透過比較這兩組波的到達時間，庫納可以計算出鯨魚的大概位置。
長鬚鯨以響亮的一秒脈衝歌唱。華盛頓大學的海洋地球物理學家威廉·威爾科克說，這種模式非常適合地震成像，因為脈衝比連續噪聲更容易分析，他沒有參與這項研究，但曾使用地震儀器跟蹤鯨魚。他指出，這些鯨魚幾乎遍佈除北極冰蓋部分以外的所有地方，因此它們的叫聲“有可能在許多地區使用”。
庫納說，這項技術確實有侷限性。長鬚鯨的歌聲頻率有限，這意味著海底影像不如氣槍拍攝的影像清晰。此外，要三角定位鯨魚的位置並僅使用單個地震站將其聲音用於資料分析，需要相對平坦的海底；他補充說，在傾斜或多山的地區需要多個站點。
羅蘭說，儘管如此，鯨魚叫聲的普遍存在意味著它們可以為舊的地震資料集提供新的見解。更多關於海洋沉積物和地殼前 2.5 公里的影像可以用於包括氣候學（以更好地估計碳儲存在沉積物中的可用量）和地震學（以精確精確定位地震位置並確定沉積物和地殼如何在斷層帶相互作用）在內的領域。
庫納說：“如果我們至少將鯨魚的歌聲用作其他訊號源的補充，它們是免費的，並且始終存在。” “這是一個雙贏的局面。”
本文的早期版本以“成像呼叫”為標題，改編後收錄在《大眾科學》2021 年 5 月刊中。