Супутник SWOT створив карту дна океану: тисячі нових знахідок

Карти поверхні Місяця досі були детальнішими, ніж карти дна Світового океану Землі, але ця ситуація змінюється завдяки високоточним даним, зібраним із космосу супутниками. Вчені десятиліттями працювали над виправленням цього становища. У рамках цих зусиль команда дослідників, фінансована NASA, нещодавно опублікувала одну з найдетальніших на сьогодні карт океанського дна, використовуючи дані супутника SWOT (Surface Water and Ocean Topography — Топографія поверхневих вод та океану). Цей технологічний прорив дозволяє нам зазирнути у приховані глибини океану з безпрецедентною точністю.

Точні карти морського дна є критично важливими для різноманітних морських видів діяльності, таких як безпечна навігація суден та точне прокладання підводних комунікаційних кабелів, що забезпечують глобальний зв'язок. Вони також мають фундаментальне значення для кращого розуміння складних систем глибоководних течій і припливів, які суттєво впливають на розподіл тепла, поживних речовин та життя на глибині. Крім того, детальні карти дна допомагають вивчати важливі геологічні процеси, зокрема тектоніку плит — рух величезних блоків земної кори, що формує рельєф нашої планети. Підводні гори, відомі як сімаунти, та інші, менші за розміром форми рельєфу дна, такі як абісальні пагорби, відіграють ключову роль у динаміці океану. Вони впливають на рух водних мас, перерозподіл тепла та поживних речовин у глибоких водах. Завдяки цим процесам підводні гори часто стають осередками біорізноманіття, приваблюючи різноманітне морське життя і створюючи своєрідні оази посеред відносно пустельних просторів океанського дна.

Традиційно для картографування морського дна використовуються кораблі, оснащені сонарами (гідролокаторами). Цей метод дозволяє проводити прямі та неймовірно детальні вимірювання рельєфу. Однак цей процес є повільним і дорогим, тому на сьогодні таким чином досліджено лише близько 25% дна Світового океану. Щоб отримати загальну, глобальну картину рельєфу дна, дослідники покладаються на дані, отримані з орбіти за допомогою супутників. Цей метод базується на вимірюванні висоти морської поверхні з надзвичайною точністю. Оскільки геологічні утворення на дні, такі як підводні гори та абісальні пагорби, мають більшу масу, ніж навколишня океанічна кора та вода, вони чинять трохи сильніший гравітаційний вплив. Цей додатковий гравітаційний «тягар» призводить до того, що вода над цими структурами накопичується, створюючи невеликі, але вимірювані «горби» на поверхні моря, висотою від сантиметрів до кількох метрів. Супутникові альтиметри фіксують ці ледь помітні гравітаційні сигнали, що дозволяє дослідникам з високою ймовірністю передбачити наявність, розмір та тип формування морського дна, що їх спричинило.

Супутник SWOT, що є результатом амбітної співпраці між американським космічним агентством NASA та французьким Національним центром космічних досліджень (CNES), вивів супутникову альтиметрію на новий рівень. Він охоплює близько 90% поверхні планети кожні 21 день, забезпечуючи регулярне оновлення даних. Завдяки своїй передовій технології та методиці повторних спостережень, SWOT є достатньо чутливим, щоб виявляти ці незначні, часто сантиметрові відмінності у висоті морської поверхні, спричинені підводними структурами. Девід Сендвелл, видатний геофізик з Інституту океанографії Скріппса (Scripps Institution of Oceanography), разом із колегами використав дані, зібрані SWOT протягом одного року, щоб детально дослідити саме підводні гори, абісальні пагорби та підводні континентальні окраїни — важливі зони, де товста континентальна кора переходить у тоншу океанічну. Результати їхньої кропіткої картографічної роботи візуалізовані на представлених глобальних та детальних картах, де області зі зниженою гравітацією (позначені пурпуровим кольором) відповідають западинам на морському дні, тоді як області з підвищеною гравітацією (зелені) вказують на розташування масивніших піднятих структур, таких як гори та пагорби.

Попередні покоління супутників для спостереження за океаном могли виявляти лише наймасивніші версії цих утворень морського дна, такі як підводні гори висотою понад один кілометр. Революційна чутливість супутника SWOT дозволяє йому виявляти значно менші об'єкти, зокрема гори менш ніж удвічі меншої висоти (менше 500 метрів). Це призвело до вражаючого відкриття: ідентифіковано десятки тисяч раніше невідомих, менших за розміром сімаунтів. За оцінками вчених, це відкриття потенційно може збільшити загальну кількість відомих підводних гір з приблизно 44 000 до цифри, що наближається до 100 000. Навіть ці менші гори пронизують товщу води та суттєво впливають на циркуляцію глибоководних течій. Як і їхні більші аналоги, вони можуть концентрувати поживні речовини на своїх схилах, стаючи магнітом для різноманітних морських організмів та формуючи важливі осередки біорізноманіття в глибинах океану. «Супутник SWOT став справжнім проривом у нашій здатності картографувати морське дно», — наголосив Сендвелл, який присвятив десятиліття використанню супутникових даних для цієї мети і був одним із ключових дослідників, відповідальних за створення нової карти, результати якої були опубліковані в престижному науковому журналі Science.

Розширені можливості SWOT також надають дослідникам безцінну інформацію про геологічну історію нашої планети, зокрема через вивчення абісальних пагорбів. «Абісальні пагорби є найпоширенішою формою рельєфу на Землі, вони покривають близько 70% усього океанського дна», — пояснює Яо Ю, океанограф з Інституту океанографії Скріппса та провідний автор наукової статті. «Ці пагорби мають ширину лише кілька кілометрів, що робить їх дуже складними для спостереження з космосу за допомогою попередніх технологій. Ми були приємно здивовані, наскільки добре SWOT зміг їх побачити». Абісальні пагорби утворюються довгими паралельними смугами, що нагадують ребра пральної дошки, в зонах спредингу — там, де тектонічні плити повільно розходяться, і на поверхню виходить нова океанічна кора. Орієнтація та протяжність цих смуг є своєрідним геологічним літописом, що може розкрити напрямки та швидкості руху тектонічних плит у минулому, охоплюючи мільйони років. Крім того, абісальні пагорби взаємодіють з припливами та глибокими океанськими течіями складними способами, які дослідники лише починають розуміти завдяки новим детальним даним.

Нова карта, створена за допомогою даних супутника SWOT, є значним кроком уперед у пізнанні нашої власної планети. Вона не лише суттєво покращує наше розуміння фундаментальних геологічних та океанографічних процесів, що керують життям океану та формують його дно, але й відкриває величезний потенціал для виявлення нових, раніше невідомих осередків біорізноманіття у важкодоступних глибинах Світового океану. Неймовірна деталізація, досягнута завдяки технологіям SWOT, допоможе вченим створювати точніші моделі океанських течій, краще розуміти динаміку руху тектонічних плит та оцінювати вплив підводного рельєфу на глобальний клімат і стан морських екосистем. Це дослідження вкотре підкреслює незамінну роль космічних технологій у дослідженні найменш вивчених і найбільш таємничих куточків Землі.