卫星数据描绘海底隐藏的深度

虽然地球各大洲的地图已经非常详细，但地球水下的情况却一直是个谜。到目前为止，只有 10% 的海底被绘制了高分辨率地图，因此研究人员迫切想知道另外 90% 的海底情况。

现在，加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人员正在绘制其余的图景。利用欧洲航天局 (ESA) CryoSat-2 和美国宇航局 Jason-1 提供的前所未用的卫星高度计数据，科学家们绘制了令人惊叹的地球整个海底地图，揭示了从未绘制过的山脉和山脊。这些地图让研究人员对深海板块构造和鲜为人知的海洋盆地有了新的认识。

这些水下景观的生动图像是通过测量海洋各个部分的重力而制作的。据首席研究员戴维·桑德韦尔 (David Sandwell) 介绍，这两颗卫星的任务是捕捉海洋上方的地球重力场。

“卫星绕地球运行，每秒发出数千个雷达脉冲，”斯克里普斯地球物理学教授桑德韦尔告诉《大众科学》。 “所以我们利用这些数据来生成海洋表面的地形。”该地形突出了海洋水域的细微变化和凸起，揭示了海底表面的很多信息。例如，如果海洋在某一点略微隆起，则表明下方有更大的物体。

“假设海底有一座 2000 米高的火山，”桑德韦尔解释道。“它有额外的质量，会扰乱局部重力场。这种扰动在海面上表现为隆起。”通过绘制出海水中的所有隆起和凹陷，研究人员对地壳的变化有了相当好的了解。

为了确定水下质量与海面隆起之间的关联，研究人员利用引力定律建立了一个科学模型，并通过勘测船的实际测量结果进行校准。这些船只负责绘制迄今为止已绘制的 10% 海底地图，它们使用称为多波束回声测深仪的专用声纳系统来获取海底的详细深度信息。

桑德韦尔指出，他们的地图比 20 世纪 90 年代的海底图像有所改进，这些图像是使用较旧的卫星图像创建的。虽然这些图像显示了许多以前从未见过的山脊、转换断层和断裂带，但它们只捕捉到了相对较年轻且没有太多沉积物覆盖的海底区域。这些最新的地图突出了水下表面更古老的区域，这些区域的沉积物覆盖较厚，因此密度更高。

桑德韦尔说，这些地图不仅能帮助研究人员更好地了解未知的水域深度，还能帮助军方处理水下技术。“当你从潜艇发射导弹时，其发射特性会受到重力场的干扰，”桑德韦尔解释道。“这将影响导弹的初始起飞角度，因此你必须对此进行修正。军方甚至一些平民都需要这个重力模型来修正他们的水下传感器。”

但最重要的是，桑德韦尔说，我们必须详细了解海洋表面之下的情况。他的梦想是绘制出整个海底的高分辨率地图。

“已绘制的高分辨率地图占 10% —— 其分辨率与我们绘制的火星和水星地图大致相同，”桑德韦尔说。“我们对这些其他行星的了解比对海底的了解还多。我们需要尝试绘制各地的高分辨率地图。”

研究人员在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。