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隐藏海底的地貌

文章作者:Lily | 2016-06-12
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在海洋学家曾经有这么一个说法:科学家对地球海底地貌的认识还不如对火星地貌的认识多。慢慢的这个观点就发生改变。研究人员使用卫星测量地球重力场变化的数据找到更新并且更准确的海底地形图绘制方法,通过这个方法,可以足够识别无法识别的隐藏特征,解答地球古代史上一些悬而未决的疑问。

之前,大约90%的深海海床没被绘制地形图。2014年3月,马航MH370失事后,人们认为它可能坠毁在南印度洋某处,但搜救者无法定位飞机残骸的位置。这种尴尬更让深海海床地形图绘制不足的现实显露无遗。之前的深海海床地形图多由船载多波束声呐系统绘制,该系统通过交叉选择水域测量水深。美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的科学家桑德瓦尔说,这种方法留下了“几百千米宽的漏洞”。

现在,卫星雷达测高仪可以填补这些空白。飞机每天在上空来回多次,这些仪器就会得到很多有关海平面的信号,再通过波形高度和潮汐对信号进行校正,就会构成一幅海面全貌图。桑德瓦尔说:“海平面的那些隆起部分能反映出海底的特征,比如海底山峰或者死火山。海峰产生的重力牵引力可以翘曲海面,所以我们可以利用海面形貌间接绘制海底地形图。”

目前,有四颗卫星可以为科学家提供高分辨率的雷达测高仪数据:美国海军的地质卫星项目、欧空局的“欧洲遥感卫星1”号、美国航空航天局与法国国家太空研究中心合作的“杰森1”号,以及欧空局于2010年发射的“冷星-2”。桑德瓦尔说,这些数据和以往数据的区别就像是普通电视和高清电视,尤其是“冷星-2”上装备的远程高精度测高仪4年中收集的数据。基于这些数据,桑德瓦尔及其同事用全新的分析技术建立了新的海洋重力模型,比现有的模型精确至少2倍。

桑德瓦尔说,他们现在能探测出的新地貌特征包括几千座以往不为人知的海峰,高度为1000米至2000米。在南大西洋,他们还发现了800千米长的死海脊(即不再主动扩张的山脊),它们形成于非洲板块和北美板块断裂时期。此外,他们还确定了一个扩张海脊的精确方位,即1.8亿年前两个大陆板块开始断裂,形成了很深的盆地,后来变成墨西哥湾。桑德瓦尔说:“我当时很吃惊,因为之前人们都认为墨西哥湾已经被研究得很透彻,对于它我们已经无所不知。当然,以前大家都知道墨西哥湾是由海床扩张形成的,但不知道海脊和转换断层到底在哪里。”那些地貌上面都覆盖了厚厚的沉积层,重力信号极其微弱。

夏威夷大学马诺阿分校的地球物理学家保罗·韦赛尔说:“这项研究极大地提高了海洋重力网的信噪比,使得发现十分细微的地貌特征成为可能。这项研究让人们彻底明白收集新数据和使用更合理的分析技术处理旧数据的重要性,因为这样做获取的信息要比预想的多。”桑德瓦尔说,这项研究还可以作为勘探工具,因为石油和天然气勘测的重点区域就是大陆板块的边界。那些区域的海床上覆盖着长期积累的厚重沉淀物,所以相对平整。新重力图可以让人们“看到”可能蕴藏石油的区域。

不过,桑德瓦尔说,这项研究对定位失事的马航MH370仍然无能为力,因为这些仪器的数据还没有那么高的分辨率,无法在60000平方千米的南印度洋上找到飞机大小的物体。

桑德瓦尔说,从“杰森1”号和“冷星-2”上传回来的有关海床的新数据非常多,足以让海洋科学界在未来5年内忙得不可开交。“新数据量很大,而且十分详细,海底的某个方位很可能埋藏着几百个秘密,等待科学家去发现。”

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