* S: {9 a! v$ a$ w) V
: ~ H. j- k4 x0 E; G 长须鲸的响亮叫声可以帮助研究海床结构。(图片来源:WILDESTANIMAL) ) r8 ]& M( T3 I9 m# I7 f
撰文 | 斯蒂芬妮·帕帕斯(Stephanie Pappas)
8 H; T% M: d; s4 J2 D9 h 翻译 | 龚聪
0 X, c& R1 `' k8 F3 q 在探测海底之下的地球结构时,科学家找到了一位不可思议的新帮手——长须鲸。长须鲸是20米~25米长的庞然大物,在水中,它们的叫声如同轰鸣的轮船引擎,即使在1000千米外也能听到。《科学》(Science)杂志上的一项新研究表明,这些声音可以帮助绘制海床下2.5千米范围内的地壳结构。 + J0 q9 Z+ n0 U \% M! G' I
海床成像系统通常使用大型气枪向下发送声波。声波穿透地壳,再反弹回到海床,并被海床上的仪器接收。通过分析声波信号,研究人员可以解析出它们经过的海床结构。但这样的调查耗资不菲,并且气枪产生的噪声也会对海洋哺乳动物产生负面影响。而这项新研究表明,长须鲸的声音或许可以派上用场。 - |& P; [% C+ n
瓦茨拉夫 · 库纳(Václav Kuna,这项研究的共同作者)是捷克科学院地球物理研究所的地震学家,他说:“我们又多了一种获取海床结构信息的方法,这实在是太棒了。”
% g |! u4 B( b' G5 A* v' G! { 当时库纳还在美国俄勒冈州立大学,他在俄勒冈州海岸研究地震时,发现海底地震仪上的一些读数很奇怪。最后,库纳发现它们表示的原来是长须鲸的声音。美国华盛顿大学的海洋地震学家埃米莉 · 罗兰(Emily Roland,并未参与这项研究)说,鲸的声音经常出现在这些仪器的记录中。地震学家通常不喜欢这些鲸的声音。但库纳注意到,有些声音出现在了海底地震仪上,却没有出现在麦克风记录的音频上。这表明,这些信号并非直接来自鲸;相反,它们是从地壳内部反弹回来的声波。 1 ^9 w( Q# {# g1 C3 E
要使用鲸的声音进行地壳成像,库纳首先需要确定鲸的大概位置。为此,他计算了长须鲸每次发声产生的两种声波到达海底地震仪的时间 :第一种是直接到达海底地震仪的声波,第二种则经由海床和海表反射,并最终到达地震仪。 / k0 \; u5 J, ]9 D) t8 k6 e- M' e
美国华盛顿大学海洋地球物理学家威廉 · 威尔科克(William Wilcock,并未参与这项研究)说,长须鲸发出的叫声响亮,频率为每秒一次,相较于连续的声音来说,更易于分析。他还指出,除了冰雪覆盖的北极地区,海洋中几乎任何地方都能发现这些鲸,因此很多海域的海床成像都可以利用它们的声音。
; }6 d' H2 [; y- T9 G1 `1 J 库纳说,这项新技术也有局限性。与气枪冲击波相比,长须鲸的声音频率范围较窄,因此产生的海床图像没有那么清晰。另外,只有在相对平坦的海底,我们才能仅用一台地震仪就确定鲸的位置并使用它们的声音。在海底坡地或山区等地区,必须使用更多的地震仪。 7 e% Y/ Z1 p% p
尽管如此,罗兰表示,普遍存在的鲸的声音意味着,我们或许可以在历史地震数据中获取新发现。并且,测量鲸的声音对其他学科也有益处。例如在气候学中,鲸的声音可以让我们更好地估计海底沉积物中的碳储量;在地震学中能够用以精确地确定地震位置和监测断层等。
3 Q6 `% X8 |' |4 A( y' z) T& U% g! y “鲸的声音不仅是免费的,而且始终都存在,”库纳说,“如果我们至少能将鲸的声音作为其他信号的补充,这将是一场双赢。”
2 N6 t m K+ y8 B! r' p 《环球科学》4月新刊现已上市 ! x- [( z* z7 b# E5 u
/ r# v; O! L0 s# n% u7 \
戳图片或阅读原文
- e3 [* g" k1 Z. P g) \8 A+ Z 立即购买 点击【在看】,及时接收我们的内容更新
/ I8 S# d' t2 F- I0 H! A0 K
5 Q, b3 c& k0 ~) [! Q, R
- Q' ?) ^" p1 K
% l+ C) L: F: L% w& s) Q5 H. W/ M. Z
|