分享

知识窗▏如何为“马里亚纳海沟”绘制一幅海底图?

 西北汉子boy 2021-04-23

知识窗

图片

马里亚纳海沟的“挑战者深渊”是世界海洋最深处,这里的深度比世界陆地的最高峰珠穆朗玛峰还高,而且到过这里的人比去过月球的人还少。

这里,究竟有哪些秘密?我们的科考船带着“奋斗者”号来这里揭秘。

图片
图片

揭秘马沟最深处的“挑战者深渊”

图片

人类从古至今从未停止对海洋的探寻,无论是神话记载还是水手的口口相传,大海之中似乎一直都存在着巨大生物。 

图片

1872年,为了探寻这些可能盘踞在海底的生物,英国的“挑战者”号开始了他们的海洋科考。在西太平洋马里亚纳群岛之间,他们尝试使用一条系有重物的绳子来测量这里的深度,不过即便将所有绳子都抛下也仍然没有触底。到了1951年,继承了“挑战者”名号的“挑战者2号”开始了它的探寻之旅,他们测得了马里亚纳海沟最深处的位置,并将这里命名为“挑战者深渊”。

图片

马里亚纳海沟其实是因为大陆板块漂移碰撞,太平洋板块俯冲入大陆板块形成的特殊地形。它是一个“V”字型的深沟,深度在7000米至11000米之间,宽度在3000米至5000米之间。这里神秘至极,有着无数秘密等着人们来探索。

经过长达10年的准备,“的里雅斯特号”载人潜水器,首次将人们送下了万米的海底深渊。身为潜航员的雅克·皮亚德和当沃尔什从海底带回来一个令世人吃惊的消息,海底万米真的有生物。不过因为缺乏证据,他们的说法并没有得到认可。

为了证实他们的说法,1995年,日本的“海沟”号无人潜水器带着相机再次前往了这里。这次,他们不负众望,带回来珍贵的影像资料——“马沟”中的生物!

图片

“马沟”8000米深度处,这里的深海狮子鱼为了适应深渊的环境,身体机能发生了极大的变化:它的肌肉变得极其柔韧,纤维组织出奇的细密,骨骼变得非常薄,而且容易弯曲。更有趣的是它们的鱼皮组织外面有一层薄薄的层膜,这层膜使鱼体内的生理组织充满水分,保持内外的压力平衡。但是,超过8200米水深,人类还没有发现鱼的存在。

不过,无论海洋巨物是否存在,人类对于海洋的探索绝不会止步。我们对于海洋所知甚少,而深海的秘密也远不止如此。

图片

如何获得“马沟”深度数据?

图片

1872年,英国的“挑战者”号试图通过系有重物的绳索来测量海洋的深度,但是研究人员发现此处的深度超过绳索的极限长度——8000米。在根据这次科考成果绘制的《大洋深度图》中,这里被命名为Challenger Deep——“挑战者深渊”,这些数据也被标记成为了第一张海底地图。不过,这种测量方式无法覆盖整片海底,而且受海流和地形的干扰,测量的深度数据也并不可靠。我们该如何为海底地形图增添精准的深度数据呢?

图片

在早期,人们使用单波束系统声呐来进行深度测量。而它的效率极低,一次只能发送一束声波,导致扫描范围极小。于是,单波束声呐开始“寻求支援”,变成了多通道测深系统声呐。随着设备数量的增加,测深效率得到了提升,但是成本和体积也在不断增大。于是,人们便发明了多波束系统——可以在一束声波内获得成百上千个测深点。

如此,再将得到的信息通过原始文件解码、TVG改正、数据的地理位置计算、图像地理编码、区域图像镶嵌、数据滤波等处理,并将得到的图形与扫描到的地形叠加,最终就得到了一个三维的海底地图。

图片

有了这张海底地图,探索者们才能安心地开始旅程。他们将在新的地图里,标识出新时代的“宝藏”。

图片

现代测深技术

图片

几个世纪以前,人们在船的一侧悬挂垂直的测深线,在地图上标记出海域的大概深度,这种测量方法极不精确,但这是当时器具落后的时代人们所做出的努力。在16世纪,水手们依据自身的经验,在地图上刻下水深点。然而,当时并没有统一的术语和刻画标准,所以刻画全凭个人喜好,一个人画的地图另一个人未必看得懂,有时两个人所做的地图还是矛盾的。

到了20世纪,人们对自然的探索热情极度高涨。一群地理学家探索了地中海海域,并绘制第一张详细的地中海海洋图。后来,大洋水深制图委员会成立了。这个委员会发起“海床2030”计划,旨在2030年实现全球海洋海底测绘的愿景。这项计划希望能够动员全球的船只,无论是渔船还是军舰,都能够为帮助收集海洋数据。他们希望更多的人可以参与进来,每个人都能通过特定的软件了解这一计划的实时数据,一些海洋爱好者还被邀请给新发现的海底地形取名字,比如有人给这些地形取名为围裙、马鞍、盐丘等。

图片

到了现代,专业测量船测量海底深度要比几个世纪以前先进得多,许多测量船装备了多波束测深系统。多波束测深系统是一种能够同时向海底发出几十个声波,然后根据回声来测量海深的一种系统。装在船上的多波束测深系统,每发射一个声波信号,就能够计算出船只下方的垂直深度。而且,由于它是多波束,还可以同时获得几十个水深数据,能全覆盖探测,从而得到一片水域的海底地形图。

当然,对于深水区的探测,船载多波束测深系统的精细化程度就有所打折了,自主式水下航行器就可以弥补以上缺陷。通过自主式水下航行器或载人潜水器搭载多波束测深系统,对于深水区域特别是深渊区域的探测就能提升其探测的精细化程度,同时也能解放一部分人力,这也是未来深渊探测技术的发展方向。

1

END

1

■本文依据央视、搜狐号等相关内容综合整理,组稿/溪流

图片
图片

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章