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海底世界难测绘
8 b4 G; z- q1 p/ _: {: b 地质学家绘制了山川、河流、森林、沙漠、冻土的地图;天文学家描绘了太阳系、银河系的图像;而人类对地球海洋的了解却知之甚少,至今为止没有一张详尽、完整的海地地图。有人说,人类对月球和火星的了解甚至远超对地球海洋的了解,的确如此。
( X5 y( g' E8 R6 K9 W* s6 d 我们知道,海底世界并非一马平川,它像陆地上一样,有山有谷。那么我们是否有必要像绘制陆地地形图一样绘制出海底地形图呢?
- Q6 |8 W2 x/ t* x 答案是肯定的。因为海底的山峰、山谷影响着世界洋流的走向、影响着气候;海底地势左右着海洋渔业的管理;连接千家万户的海底电缆也要根据海底地形来铺设;海底的山峰能帮我们阻挡部分形成于海洋的自然灾害,比如飓风和海啸;海底的地形地势还能为史前地质变迁提供线索。
5 ]" A* K3 ?3 ` 2014年,马航MH370的神秘失踪更体现了绘制详尽的海洋地图的必要性。马航MH370是在从吉隆坡飞往北京的途中消失的,专家猜测,它的残骸应该遗留在印度洋海域。然而,一直以来,该海域的地图是粗糙的,搜索团队不得不重新对该海域进行绘测,制出更精确的地图,才能够以更高的分辨率来发现飞机残骸。 2 t7 S( e% A; f* ?
然而,绘制海地地图的任务是艰巨的。原因很简单:海洋是广袤的、深邃的,大部分的地区是人类难以抵达的,而海水也是人类探测海洋的一大阻碍。并且由于电磁波在海水中传播阻力很大,即每传播一定距离,电磁波强度就会衰减一定值。太阳光就是一种电磁波,在60米以下,海水中就漆黑一团了。所以利用电磁波的反射来测绘海底地形是很难实现的。因此,到目前为止,全球仅有15%的海洋被绘制出来,而且只是模糊的、不全面的图像。例如,在谷歌地球(一个虚拟地球仪软件)上找太平洋中部海域的图像,你只能够看到一些分辨率极低的图像。
( m) t! S" v+ D+ ?" U 尽管绘制海地地图十分困难,但人类从来不会轻易认输的。人们一直在用不同的方式探索未知的海底世界,尝试着画出一张海地地图。
w: p( a* k: [; z, C" Y 不断尝试制地图
5 z' }! |# a3 @5 _, X! y 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。
; ?# Y$ I2 s* X2 M9 O# V 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。 % P& z+ H F4 x( L! V
现代技术来测深 6 K& n1 p4 L# z" c
而现代船只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,从而得到一片水域的海底深度分布图。 - h, ~, X3 u$ N4 Q# m& |
但是,多波束测深系统并非万能的。有些海域实在太深了,而回声的传播需要时间,这种方法无疑是低效的。海洋是辽阔的,有些海域,船只根本无法抵达,更别说测量了。这时候,自主式水下航行器登场了。
. v0 x7 R5 J9 V7 W7 u5 g- ?* U 虽说自主式水下航行器技术仍在萌芽阶段,但海底测深越来越依靠这种能够潜水、自主收集数据的智能机器了。 " o4 u8 A$ z: g3 L) F5 U
它的优点众多。首先,速度快,耗资相对少。依靠多波束测深系统进行测深需要大量资金,还需要训练有素的人员对收集到的数据分类。而自主式水下航行器解放了人力,只需要从陆上发射出去,它便可以自己收集分类数据,人们只需要根据其收集来的数据绘制地图即可。当然,水下航行器是需要电池供电的,还需要海上导航系统追踪,以便找到损坏的水下航行器,将其拖回港口进行维修。不过在未来,自主式水下航行器的回收可能依靠一种自主式水面飞行器,比如无人机进行回收,做到真正解放人力。 0 C0 u: p$ R$ [0 P# |2 _% I7 ?( ^0 F5 M
海底地图引担忧 R8 i( O4 }; }* }2 D2 l6 y
海洋是个大宝库,神秘的海底世界隐藏着大量的资源,有稀土资源、贵重金属、石油、钻石等。这些宝贵的资源已经使得一些人对海洋勘测趋之若鹜。 1 I8 @9 W; H' K% z5 D f' x# J- q% l
有些公司对海洋丰富的资源早已虎视眈眈,比如戴比尔斯集团,世界钻石业的巨头,与矿产资源丰富的西南非洲的纳米比亚建立了合作关系,在纳米比亚附近的海域内遍寻钻石。最近,戴比尔斯公司还成立了自家的自主式水下航行器舰队,帮助他们更顺利地挖掘深海海底钻石。 ( D" i e0 K' P8 q! _
虽然许多深海采矿公司宣称在采矿后,海底会在一段时间内自然恢复。然而科学家却对此表示怀疑,深海采矿很可能会导致海洋栖息地退化、海底噪音、化学物质泄露、海洋物种灭绝等不良后果。
" ~( l0 n N, ^$ ]: A 另外,海洋是地球上最大的、最不为人知的生物栖息地。地球表面的2/3都是海洋,在深海这样寒冷、黑暗、极大压强的环境下却有着令人惊讶的生物多样性——吸血乌贼、幽灵鲨、蜘蛛蟹等神奇的动物在深海中都有自己的方寸之地。但它们是敏感而脆弱的,它们的复原能力并不强,一旦遭到破坏,可能从此从这颗蔚蓝星球上消失了。 ! c6 Q7 Q1 F+ P9 x% X% i4 i
如果详尽、精确的海底地图绘制完成,展现在世人面前,是否会开启以追逐海底宝藏为唯一目的的“大海贼时代”?其实,更有可能的是,一些人在眼前利益的驱使下,制作部分海域的精确海地地图,绘制一片便开发一片,在我们还没来得及真正了解海底世界之前,它就已经被开发,资源被掠夺,失去了本来的面貌。
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