چرا ما نقشه های بهتری از مریخ نسبت به کف دریا داریم – و USGS برای تغییر آن چه می کند

در مقایسه با سطوح زمینی سیاره ما، یا حتی آن میلیون ها مایل دورتر در منظومه شمسیما آنقدر کمی در مورد توپوگرافی بستر دریا می دانیم که اکتشافات جدید از ویژگی های عظیم مانند کوه های دریایی – مانند این یکی در سواحل کالیفرنیا – امروز ادامه دارد.

در قلب این مشکل تکنولوژی است. ابزارهایی که ما برای تصویربرداری از زمین بر روی آب استفاده می کنیم به ارسال و ضبط طول موج های نور از طریق روش هایی مانند تصاویر ماهواره ای یا LiDAR متکی هستند. آنها می توانند در عرض چند روز تصاویر بسیار دقیق و دقیقی از سطح زمین تولید کنند.

اما نور بیش از چند صد فوت اول به آب دریا نفوذ نمی کند. از آنجایی که حداکثر عمق اقیانوس به بیش از 36000 فوت کاهش می یابد، ما به روش های جایگزین برای مطالعه کف دریا نیاز داریم.

نقشه برداری از بستر دریا با صدا

در حالی که نور به سرعت در آب دریا ضعیف می شود، صدا می تواند هزاران مایل را طی کند. فناوری نقشه برداری بستر دریا به دستگاه های سونار متکی است

یا بر روی بدنه یک کشتی یا بر روی وسایل نقلیه زیر آب که از راه دور کار می کنند و خود مختار هستند. این دستگاه‌ها پالس‌های صوتی را به شکل پنکه بر روی بستر دریا منتشر می‌کنند و زمان حرکت صدا و انعکاس آن از بستر دریا قبل از بازگشت به کشتی را اندازه‌گیری می‌کنند. با حداکثر 60 پالس صوتی در ثانیه، جارو سونار می تواند میلیون ها نقطه داده عمق آب را در حین حرکت کشتی جمع آوری کند.

نرم افزار کامپیوتری این داده ها را به تصویری بصری از بستر دریا تبدیل می کند. در نوامبر 2023، دانشمندان USGS حدود 350 مایلی از هونولولو، هاوایی، برای کاوش در یک منطقه هلالی شکل ضعیف در بستر دریا در جنوب جزایر هاوایی حرکت کردند. همکاری با BOEM و موسسه تعاونی اکتشاف اقیانوس NOAA، USGS بررسی های عمق سنجی و نمونه برداری از DNA محیطی را انجام داد در هیئت مدیره یک اکسپدیشن ده روزه. این اولین باری است که این همکاری زمین شناسی و زیست شناسی بستر دریای دشت ابیس هاوایی را مورد بررسی و توصیف قرار داده است.

هرچه بستر دریا عمیق تر باشد ، گرفتن نقشه با وضوح بالا دشوارتر خواهد بود زیرا صدا باید دورتر سفر کند. هواپیماهای پرتگاه اغلب در نقشه برداری نادیده گرفته می شوند زیرا عمیق تر از عمق متوسط ​​کف دریا هستند و بنابراین نقشه برداری دشوار است. آنها همچنین تمایل دارند جانوران کاریزماتیک کمتری نسبت به درزهای کم عمق داشته باشند. علاوه بر این، تلاش‌های نقشه‌برداری اغلب بر حل ویژگی‌هایی متمرکز می‌شوند که می‌توان آن‌ها را از طریق تصاویر ماهواره‌ای با وضوح پایین مشاهده کرد، و در این وضوح، دشت‌های پرتگاهی مسطح و بدون ویژگی به نظر می‌رسند. با این حال، دشت های پرتگاه بزرگترین محیط بستر اقیانوس هستند و رسوبات آنها تاریخچه فرآیندهای اقیانوسی را حفظ می کند و از فرآیندهای مهم بیوژئوشیمیایی، از جمله ترسیب کربن پشتیبانی می کند.

چگونه آب سنجی فرآیندهای کف دریا را شکل می دهد

عمق سنجی به ما این امکان را می دهد که نه تنها اعماق اقیانوس و شکل کف دریا را درک کنیم (آیا صاف است یا شیب تند؟)، بلکه بر اساس شدت نسبی صدا، ترکیب آن را نیز به ما می گوید (آیا بافت سطحی سخت است یا نرم؟) بازتاب این اطلاعات بسیار مهم است زیرا شکل و ترکیب کف دریا بر فرآیندهای جسمی و بیولوژیکی در اقیانوس تأثیر می گذارد. نقشه های عمق سنجی مبنایی برای مأموریت های تحقیقاتی در اعماق دریا با هدف درک زیست شناسی، زمین شناسی و شیمی منطقه ای هستند و به عنوان ابزار مهمی برای تعریف مناطق حفاظت شده دریایی عمل می کنند.

همان‌طور که خانه‌ای با پلکان، برخلاف رمپ برای بالا و پایین رفتن – یا فرش نرم و مجلل در مقابل کف‌های چوبی سخت – بر راحتی و تحرک شما در “اکوسیستم” خانه، توپوگرافی پویا و ساختار بستر دریا تاثیر می‌گذارد. انواع اکوسیستم های موجود در بستر دریا را شکل می دهد. تسکین عمودی تیز ارائه شده توسط دره‌های زیردریایی و قفسه‌های قاره نیز جریان‌های اقیانوسی را که مواد مغذی و اکسیژن حیاتی را برای حمایت از شبکه‌های غذایی دریایی به گردش در می‌آورند، هدایت می‌کند.

USGS به عنوان آژانس نقشه برداری علمی کشور، تخصص گسترده ای در تفسیر داده های بررسی های عمق سنجی برای درک شکل و ساختار زمین شناسی بستر دریا ارائه می دهد. نمودارهای عمق سنجی دقیق، مدرن و با وضوح بالا برای ترسیم و محافظت از زیستگاه های دریایی حساس، هدایت استفاده عاقلانه از منابع دریایی، اطمینان از ناوبری ایمن دریایی و شناسایی بستر ضروری هستند. خطرات زمین شناسی که ممکن است جمعیت و زیرساخت های ساحلی را به خطر بیندازد.

تلاش مشترک برای نقشه برداری از بستر دریای ایالات متحده

به دلیل اهمیت این اطلاعات و شکاف های موجود، ایالات متحده از پیشرفت نقشه برداری اقیانوس های جهانی از طریق کنسرسیومی از آژانس های فدرال حمایت می کند. شورای ملی نقشه برداری اقیانوس، تحقیقات و خصوصیات (NOMEC). به عنوان رئیس مشترک شورای NOMEC، USGS به رهبری مسئولیت هماهنگی و اجرای نقشه‌برداری مشترک، تحقیق و توصیف آب‌های اقیانوسی کشور کمک می‌کند. با این اکتشافات هاوایی، USGS به ترسیم شکاف‌ها در آب‌های ایالات متحده و ارائه بینشی در مورد این اکوسیستم مطالعه نشده با توصیف زیست‌شناسی و زمین‌شناسی اعماق دریا کمک می‌کند.

مشارکت های استراتژیک توسعه یافته با سایر آژانس های فدرال مانند BOEM و NOAA، و همچنین با همکاران خصوصی و دانشگاهی مانند موسسه اقیانوس شناسی اسکریپس، موسسه اقیانوس اشمیت، و Ocean Exploration Trust، نقشه برداری و اکتشاف خطرات و خطرات را بسیار گسترش داده است. اکوسیستم های عمیق در ساحل غربی ایالات متحده.

USGS به عنوان یک ارائه دهنده تحقیقات تخصصی فدرال در زمینه های زمین شناسی دریایی، ژئوفیزیک، و فرآیندهایی که بستر دریا و محیط زیرزمینی را شکل داده و تغییر می دهد، نقش و مأموریت منحصر به فردی دارد. ظرفیت USGS در زمین‌شناسی دریایی، فرآیندهای زمین‌شناسی و اقیانوس‌شناسی، و زیست‌شناسی، اکولوژی و ژئوشیمی دریایی برای اهداف NOMEC در نقشه‌برداری و توصیف خطرات دریایی و پتانسیل منابع، اکوسیستم‌های بستر دریا، و تغییرات اثرات انسانی و طبیعی ضروری است.