ظلت الأجزاء الأعمق من محيطات الأرض لغزا في الغالب، ويرجع ذلك أساسا إلى أن التكنولوجيا الحالية على السفن البحرية لا تستطيع رسم خرائط لكل المنخفضات والهويات المنتشرة حول الكوكب بسهولة.
وتميل الأساليب التقليدية إلى الاعتماد على المسوحات البطيئة والمكلفة التي تتم عن طريق السفن، وحتى بعد عقود من الجهود، تظل مساحات شاسعة من قاع المحيط غير معروفة.
وقد حدت هذه النقاط العمياء من فهمنا للمناظر الطبيعية تحت الماء، ونمو الهياكل التكتونية، ونطاقات الموائل للكائنات البحرية الغريبة التي تتربص على مسافة بعيدة تحت الماء.
رسم خريطة لقاع المحيط
السونار المحمول على متن السفن، على الرغم من فعاليته، يستغرق وقتاً طويلاً للغاية عند النظر إلى حجم محيطات الأرض، وسوف يمر أكثر من قرن من الزمان قبل أن يتم رسم قاع البحر بالكامل بهذه الطريقة.
وتمثل أجهزة الاستشعار الموضوعة على الأقمار الصناعية نهجاً أسرع كثيراً، حيث تعتمد على الاختلافات الطفيفة في ارتفاع سطح البحر لاستنتاج سمات الغواصات.
على مدى العقود العديدة الماضية، سمح هذا النهج القائم على مقياس الارتفاع بالرادار للعلماء بإنتاج خرائط لقاع البحر بدقة معتدلة.
أطلق التعاون بين وكالة ناسا و CNES مهمة سطح المياه وتضاريس المحيط ( SWOT )، وهي أداة أقمار صناعية جديدة قادرة على قياس ارتفاعات سطح المحيط بتفاصيل غير مسبوقة.
بعد عام واحد، بدأت النتائج القوية الأولى في التدفق، وقام بتحليلها ياو يو في معهد سكريبس لعلوم المحيطات ، جامعة كاليفورنيا، سان دييغو (UCSD) .
التفاصيل المخفية سابقا
كشفت البيانات المحسنة عن آلاف القمم تحت سطح البحر التي لم يتم تسجيلها من قبل. بعضها لا يزيد عرضه عن بضعة أميال، لكن هذه الميزات تؤثر على التيارات وتدفق المغذيات وحركات بعض التجمعات المائية.
قال ياو يو، زميل ما بعد الدكتوراه في شميدت للذكاء الاصطناعي في العلوم بجامعة كاليفورنيا في سان دييجو: “لذا، فإن عامًا واحدًا من بيانات SWOT يتفوق على الثلاثين عامًا الماضية من بيانات مقياس الارتفاع بالرادار التقليدي في بناء الجاذبية البحرية” .
باستخدام بيانات قياس الارتفاع عبر الأقمار الصناعية من SWOT، أنشأ العلماء خريطة عالمية للجاذبية البحرية، وكشفوا عن آلاف الجبال البحرية الجديدة، Eötvös، هي وحدة تقيس التدرج الرأسي للجاذبية في المحيط.
وتكشف الرؤية الأكثر دقة عن تلال ووديان معقدة لم تتمكن الأساليب التقليدية من اكتشافها.
وتساعد هذه الرؤى الجديدة العلماء على فهم الكيفية التي قد تؤثر بها التضاريس تحت الماء على سرعة واتجاه تسونامي، وما إذا كانت تجتذب مجموعات من الكائنات الحية الفريدة التي تفضل الظروف المحددة الموجودة حول القمم المغمورة بالمياه.
لماذا هذا مهم؟
كل تلة بحرية أو واد أو جبل بركاني لها قصتها الخاصة، وبوسع الباحثين أن يجمعوا بين تاريخ تحركات الصفائح ويستنتجوا أين قد تحدث التغيرات التكتونية التالية.
وهذا المنظور الأكثر وضوحاً مهم للملاحين الذين يحتاجون إلى ممرات آمنة، ومخططي الملاحة البحرية الذين يراقبون استخراج الموارد.
تسمح الخرائط التفصيلية تحت الماء بمحاكاة أفضل لنماذج دوران المحيطات، مما يضمن اكتساب توقعات المناخ دقة دقيقة.
قال أولي بالتازار أندرسن ، كبير الباحثين العلميين في الجامعة التقنية في الدنمارك: “أنا معجب بشكل خاص بالقدرة على رسم خرائط للتلال العميقة والجبال البحرية بشكل أكثر وضوحًا من أي وقت مضى”
قفزة عملاقة لخرائط المحيطات
قبل الأقمار الصناعية وأجهزة السونار، كان البحارة يلقون بخيوط ثقيلة في البحر ويحسبون المسافات بينما ينزلق الحبل من بين أيديهم.
واليوم، توفر تقنيات الرادار والقياسات الارتفاعية للعلماء خيارات أكثر تنوعًا، تقيس أجهزة القياس الارتفاعية المتخصصة على متن الأقمار الصناعية، مثل SWOT، الوقت الذي تستغرقه النبضات الراديوية للارتداد من السطح.
هذا يعطينا رسمًا تقريبيًا لجاذبية قاع البحر، ويكشف عن المنخفضات والنتوءات التي تعكس ما يكمن تحتها.
وبالاشتراك مع القياسات التي تتم على متن السفن، تمنحنا قياسات الارتفاع عبر الأقمار الصناعية منظورًا عالميًا، إنها ليست مباشرة مثل سونار السفينة، لكنها تغطي مساحات هائلة من المحيط في جزء بسيط من الوقت.
الفوائد الحقيقية لرسم خرائط المحيطات
الخرائط الحديثة لقاع المحيطات لا تروي فضولنا العلمي فحسب، بل إن تحسين قياس الأعماق قد يساعد في بحوث المناخ.
تتضمن دورة المحيطات تيارات تحرك المياه العميقة الباردة إلى الأعلى، مما يؤثر على تخزين الكربون وتوزيع الحرارة.
وإذا كانت بعض التلال تحت الماء توجه هذه التدفقات، فإن التحسن الطفيف في فهم هذه السمات من شأنه أن يحسن النماذج التي تتنبأ باتجاهات المناخ في المستقبل.
وقد تساعد المعرفة الأكثر دقة لشكل قاع البحر الباحثين أيضًا على توقع الأماكن التي يمكن أن تزدهر فيها مصائد الأسماك الأساسية أو تفشل.
قالت نادية فينوجرادوفا شيفر، مديرة برنامج فيزياء المحيطات في مقر وكالة ناسا في واشنطن العاصمة: “إن تحسين رسم خرائط قاع البحر على هذا المستوى من التفاصيل يفتح آفاقًا جديدة”.
وفي الوقت الذي تعتمد فيه خطط التكيف مع المناخ في كثير من الأحيان على بيانات بيئية قوية، تساهم هذه الصور الأكثر وضوحا في اتخاذ قرارات أكثر استنارة .
حملة عالمية لرسم خريطة لكل شيء
سعت مجموعة من المجموعات والمنظمات في جميع أنحاء العالم إلى تنفيذ مشاريع مثل Seabed 2030 ، والتي تهدف إلى رسم خريطة كاملة للمناظر الطبيعية تحت الماء على الأرض بحلول نهاية العقد.
البيانات التي يتم جمعها من الجمهور، والتمويل الخيري، والتكنولوجيا المتطورة تعد بخرائط بحرية أكثر ثراءً وسهولة في الوصول إليها.
ويعتمد بعض الباحثين على سفن صغيرة مستقلة ، مسلحة بسونار متعدد الحزم، لمسح أقسام المحيط التي لا تزال غير مستكشفة.
ويستخدم آخرون أدوات التعلم الآلي المتقدمة لمعالجة البيانات الموجودة وتعزيز الدقة.
وهذا السعي الجماعي ضروري لتضييق فجوات المعرفة التي لا تزال تحير أولئك الذين يحاولون رسم خرائط لظروف المحيط المتغيرة.
استراتيجيات متطورة وقدرات جديدة
تستمر التكنولوجيا الحديثة في التقدم. فالأقمار الصناعية القديمة تلتقط تفاصيل أقل، ولكن أجهزة قياس الارتفاع الرادارية المحدثة أصبحت أكثر حساسية.
التغيرات الطفيفة في المجال الجاذبي التي تسببها الجبال تحت سطح البحر تنتج انحرافات ضئيلة في سطح المحيط، وتسجل الأدوات الحديثة هذه الاختلافات الدقيقة.
وتساعد هذه القياسات المحسنة العلماء على رؤية السمات التي كانت في السابق تختلط مع ضجيج البيانات الخام.
تؤدي القياسات الأكثر دقة إلى تحويل الطريقة التي ينظر بها الخبراء إلى خطوط قاع المحيط، مما يمكنهم من العثور على الأنماط المرتبطة بكل شيء بدءًا من موارد الطاقة وحتى النقاط الساخنة البيئية المخفية.
ماذا يحدث بعد ذلك؟
الخرائط المحيطية الأفضل تعيد تعريف ما يعتبره العلماء عادياً، فالمناطق التي كان يُعتقد ذات يوم أنها عبارة عن مناظر بحرية خالية من المياه أصبحت معروفة الآن بأنها تحتوي على قمم وتلال صغيرة مهمة للحياة في المحيطات.
ومع مزيد من التفاصيل، قد يتبين لنا أن المناطق غير المعروفة سابقاً قد تشكل موائل بالغة الأهمية أو تحمل أدلة على أحداث جيولوجية سابقة أثرت على المناخ والتنوع البيولوجي.
يساهم كل اكتشاف جديد في توسيع نطاق ما هو معروف عن العمليات المحيطية.
لا يقتصر الهدف على إحصاء التلال أو الوديان، فالصور الأكثر وضوحًا تتيح تفسيرات أكثر شمولاً تأخذ في الاعتبار الملاحة وإدارة الموارد وحماية البيئة والاستكشاف العلمي.
ومن المرجح أن تشهد السنوات القليلة المقبلة المزيد من مهام قياس الارتفاع المتطورة، وأساليب السونار المتقدمة، والأساليب الإبداعية التي تجمع كل أنواع مجموعات البيانات.
وبمرور الوقت، سوف تؤدي هذه الجهود إلى عصر لم يعد فيه المجال تحت الماء في الكوكب غامضا.
