Спутник НАСА «Топография поверхностных вод и океана» (SWOT) составил самую подробную на сегодняшний день карту океанского дна, обнаружив тысячи ранее не зафиксированных подводных холмов и вулканов. Всего за 1 год программа позволила составить более подробную карту, чем 30 лет данных, собранных предыдущими спутниками. Эта работа помогает нам лучше понять тектонику плит, океанические течения и геологическую историю океанов.
Хотя океаны покрывают 71 % поверхности Земли, морское дно слабо изучено по сравнению с сушей и даже Луной, Марсом и Венерой. Большая часть данных, используемых для картирования морского дна (75 %), поступает от спутниковой альтиметрии, а меньшая часть (25 %) — от измерительных зондов на борту кораблей.
Альтиметрия предполагает измерение колебаний высоты поверхности океана, на основе которых можно сделать вывод о топографии подстилающих рельефов. Эти формы рельефа влияют на морскую гравитацию, поэтому вода скапливается больше, когда они становятся более выраженными. Например, над подводной горой уровень моря выше, а над подводной впадиной — ниже.
Данные альтиметрии обеспечивают большую часть подводной топографии в популярных программах, таких как Google Earth. За последние 30 лет эта технология позволила составить карту морского дна с разрешением около 12-16 км. Однако эти данные ограничены с точки зрения пространственного разрешения, а данные с судов — с точки зрения охвата.
Проект SWOT призван восполнить эти пробелы, предлагая спутниковое разрешение в 8 километров. «Новые спутниковые наблюдения имеют примерно вдвое большее разрешение, чем предыдущие наблюдения, что дает возможность лучше понять геологические характеристики морского дна», — пишет Брент Грохольски, редактор нового исследования, опубликованного в журнале Science.
Хотя это все еще далеко от разрешения, получаемого приборами на борту кораблей (разрешение которых составляет 200 метров), диапазон приборов, используемых в программе, в конечном итоге позволит охватить три четверти морского дна, которые не могли быть нанесены на карту кораблями. «Мы еще не достигли этого плато», — объясняет Яо Ю, ведущий автор исследования, в своем блоге в Океанографическом институте Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. «С накоплением большего количества данных мы сможем изучить вариации морского гравитационного поля, особенно те, которые вызваны подводными вулканическими извержениями», — отмечает он.
Спутник SWOT, разработанный совместно НАСА и французским Национальным центром космических исследований (CNES) и запущенный в декабре 2022 года, оснащен рядом новейших приборов, способных измерять колебания высоты поверхности океана в двух измерениях — в отличие от предыдущих приборов, которые измеряют только в одном измерении. Это позволяет измерять гравитационное притяжение в определенных полосах океана, предоставляя ценную информацию о внутренних течениях. По словам исследователей, это сравнимо с тем, как медицинские приборы визуализируют внутренние органы.
В рамках нового исследования команда Ю использовала данные SWOT с апреля 2023 по июль 2024 года, чтобы составить карту морской гравитации с разрешением 8 километров. Исследователи сосредоточились на трех типах подводного рельефа: абиссальных холмах, небольших подводных горах и континентальных окраинах. Абиссальные холмы — это параллельные хребты высотой в несколько сотен метров, образовавшиеся в результате тектонических движений. Континентальные окраины — это подводные зоны, расположенные на краю континентов, куда переносится большая часть осадочных пород, образующихся в результате эрозии континентов.
Сравнив полученные данные с данными, полученными с помощью традиционных приборов за последние 30 лет, исследователи обнаружили, что в районах, которые раньше выглядели как размытые пятна, имеются многочисленные формы рельефа. «На этой гравитационной карте, составленной на основе данных SWOT за один год, мы можем увидеть отдельные абиссальные холмы, а также тысячи небольших не нанесенных на карту подводных гор и тектонических структур, ранее скрытых и погребенных под осадочными породами и льдом», — объясняет Ю.
Изучая отдельные холмы, команда обнаружила участки, где направление хребтов менялось, что говорит о том, что движения тектонических плит, сформировавших их, в какой-то момент изменили ориентацию. Кроме того, исследователи обнаружили тысячи небольших подводных гор (высотой менее 1000 метров) и подводных вулканов. Они влияют на океанские течения и, как правило, являются очагами биоразнообразия.
Новые данные также позволили уточнить карту границ тектонических плит и океанических течений вблизи прибрежных районов. «Нас очень интересуют континентальные окраины, потому что океанские течения и приливы приносят питательные вещества и осадки с суши в океан и влияют на биоразнообразие и экологию прибрежной зоны», — объясняет Ю в интервью LiveScience. В течение следующих 3 лет команда планирует продолжить сбор данных о дне океана и течениях, а также о годовом глобальном запасе пресной воды.
Видеопрезентация исследования:
Запись Составлена самая подробная на сегодняшний день карта дна океана, представленная новым спутником НАСА впервые опубликована на сайте Про технологии.