隱藏海底的地貌

卡羅琳·格蘭姆林

在海洋學家中有這樣一個說法：科學家對地球海底地貌的認識還不如對火星地貌的認識多。不過，這種觀點可能很快就會改變。研究人員使用衛星測量地球重力場變化的數據，找到了更新而且更精確的海底地形圖繪制方法。利用這種方法，已經能夠識別以往無法識別的隱藏特征，解答地球古代史上一些懸而未決的疑問。

之前，大約90%的深海海床沒被繪制地形圖。2014年3月，馬航MH370失事后，人們認為它可能墜毀在南印度洋某處，但搜救者無法定位飛機殘骸的位置。這種尷尬更讓深海海床地形圖繪制不足的現實顯露無遺。之前的深海海床地形圖多由船載多波束聲吶系統繪制，該系統通過交叉選擇水域測量水深。美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋學研究所的科學家桑德瓦爾說，這種方法留下了“幾百千米寬的漏洞”。

現在，衛星雷達測高儀可以填補這些空白。飛機每天在上空來回多次，這些儀器就會得到很多有關海平面的信號，再通過波形高度和潮汐對信號進行校正，就會構成一幅海面全貌圖。桑德瓦爾說：“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。海峰產生的重力牽引力可以翹曲海面，所以我們可以利用海面形貌間接繪制海底地形圖。”

目前，有四顆衛星可以為科學家提供高分辨率的雷達測高儀數據：美國海軍的地質衛星項目、歐空局的“歐洲遙感衛星1”號、美國航空航天局與法國國家太空研究中心合作的“杰森1”號，以及歐空局于2010年發射的“冷星-2”。桑德瓦爾說，這些數據和以往數據的區別就像是普通電視和高清電視，尤其是“冷星-2”上裝備的遠程高精度測高儀4年中收集的數據。基于這些數據，桑德瓦爾及其同事用全新的分析技術建立了新的海洋重力模型，比現有的模型精確至少2倍。

桑德瓦爾說，他們現在能探測出的新地貌特征包括幾千座以往不為人知的海峰，高度為1000米至2000米。在南大西洋，他們還發現了800千米長的死海脊（即不再主動擴張的山脊），它們形成于非洲板塊和北美板塊斷裂時期。此外，他們還確定了一個擴張海脊的精確方位，即1.8億年前兩個大陸板塊開始斷裂，形成了很深的盆地，后來變成墨西哥灣。桑德瓦爾說：“我當時很吃驚，因為之前人們都認為墨西哥灣已經被研究得很透徹，對于它我們已經無所不知。當然，以前大家都知道墨西哥灣是由海床擴張形成的，但不知道海脊和轉換斷層到底在哪里。”那些地貌上面都覆蓋了厚厚的沉積層，重力信號極其微弱。

夏威夷大學馬諾阿分校的地球物理學家保羅·韋賽爾說：“這項研究極大地提高了海洋重力網的信噪比，使得發現十分細微的地貌特征成為可能。這項研究讓人們徹底明白收集新數據和使用更合理的分析技術處理舊數據的重要性，因為這樣做獲取的信息要比預想的多。”桑德瓦爾說，這項研究還可以作為勘探工具，因為石油和天然氣勘測的重點區域就是大陸板塊的邊界。那些區域的海床上覆蓋著長期積累的厚重沉淀物，所以相對平整。新重力圖可以讓人們“看到”可能蘊藏石油的區域。

不過，桑德瓦爾說，這項研究對定位失事的馬航MH370仍然無能為力，因為這些儀器的數據還沒有那么高的分辨率，無法在60000平方千米的南印度洋上找到飛機大小的物體。

桑德瓦爾說，從“杰森1”號和“冷星-2”上傳回來的有關海床的新數據非常多，足以讓海洋科學界在未來5年內忙得不可開交。“新數據量很大，而且十分詳細，海底的某個方位很可能埋藏著幾百個秘密，等待科學家去發現。”