O lucrare publicată în Earth and Space Science la începutul lunii aprilie 2023 aduce informații de-a dreptul surprinzătoare despre relieful fundului mărilor și oceanelor. Printre altele fost catalogați circa 19.000 de vulcani submarini, care au fost descoperiți abia acum. Până acum, bazându-mă pe Google Maps, eram convins că relieful submarin este cartografiat în detaliu. Citind articolul din Earth and Space Science mi-am dat seama că eram naiv, că mă înșelasem. Adevărata cartografiere a lumii submarine abia a început.
Dincolo de necesitățile ce țin de știință, despre care vă voi povesti mai încolo, o bună cartografiere a fundului marin este necesară pentru siguranța deplasării submarinelor militare. Permiteți-mi să vă relatez un incident produs în 2005, care era cât pe aci să se încheie cu o catastrofă.
Muntele ascuns
Pe 8 ianuarie 2005 la ora 02:43 GMT San Francisco, submarin nuclear de atac al marinei SUA se afla la 675 km SE de Guam, și se deplasa cu viteza maximă, la o adâncime de 160 m. Submarinul devenise operațional pe 24 aprilie 1981. Era o mașină foarte performantă pentru vremea sa. Avea o lungime de circa 110 m, sistemul de propulsie nucleară asigura o putere de 35.000 cai putere și putea atinge, în imersiune, o viteză maximă de 33 noduri (circa 61 km/h). Echipajul era format din 129 de marinari
La ora amintită mai sus, fără nici un fel de avertisment, submarinul s-a oprit brusc, scoțând un zgomot îngrozitor. Marinarii au fost aruncați cu putere de forța de inerți provocată de frânarea bruscă. Mulți au suferit vânătăi cumplite, luxații și fracturi. În total 98 de membri ai echipajului au fost răniți, iar un marinar a murit.
În ciuda rănilor suferite și a faptului că habar nu avea ce se întâmplase, căpitanul, Kevin Mooney, a decis ieșirea rapidă la suprafață. Prin apăsarea unui buton, numit ”comutatorul puiului” (chicken switch) a fost activat un sistem de urgență care a pompat aer sub presiune în tancurile de balast ale submarinului. Fără ca echipajul să știe, tancul de balast din prova era puternic avariat în urma impactului. În mod normal submarinul ar fi trebuit să iasă imediat la suprafață dar au trecut zeci de secunde agonizante până când a început să urce.
La suprafață s-a constat că submarinul avea carena interioară intactă, iar torpilele Mk 48 și rachetele de croazieră de la bord erau intacte. Mai mult decât atât, reactorul nuclear de la bord nu suferise nici o avarie. După o inspecție atentă, submarinul a pornit către baza navală din Guam, unde a ajuns pe 10 ianuarie.
Mai târziu, ancheta marinei americane avea să stabilească faptul că submarinul San Francisco s-a lovit de un munte submarin care se ridica la circa 2.000 de metri deasupra fundului oceanului. Muntele nu apărea pe hărțile submarinului.
Un incident similar a implicat și submarinul nuclear Connecticut, tot al marinei americane.
Nevoia de cartografiere submarină
Este evident că militarii au nevoie de o cartografiere precisă a fundului oceanului planetar, dar nu numai ei. Până de curând era cartografiată, cu ajutorul sonarelor, doar o suprafață de circa 20% din ea. Asta este extrem de puțin. Acest portret aproximativ al fundului oceanului planetar îi împiedică pe oamenii de știință să evalueze riguros riscurile de tsunami, să realizeze modele fiabile ale circulației curenților submarini etc. De asemenea geologii sunt privați de informații cheie asupra temperaturii mantalei terestre si a evoluției vulcanilor ascunși în adâncuri.
Și, apropo de vulcanii submarini, este bine să știți că ei sunt baza unor ecosisteme impresionante și că, foarte probabil, aici s-au dezvoltat primele forme de viață terestre.
Acum, pentru mai multă rigoare, dați-mi voie să citez din lucrarea publicată în Earth and Space Science: ”Cunoaștem foarte puține despre relieful fundului oceanic, deoarece mai puțin de 20% din suprafața lui a putut fi cartografiată cu ajutorul navelor de suprafață.S Totuși, (prin cartografierea) munților submarini putem obține informații prețioase despre procesele geologice, oceanografice și despre ciclurile ecologice terestre.” Mai departe se intră în detalii. Citez din nou: ”Din perspectivă geologică, munții submarini sunt foarte importanți, deoarece ei reprezintă adevărate ferestre prin care putem vedea compoziția și temperatura mantalei terestre. Deoarece munții submarini oglindesc producția și ascensiunea magmei, oamenii de știință pot studia micile schimbări în compoziția ei izotopică, ceea ce poate ajuta la înțelegerea proceselor eruptive. Tot ei pot fi folosiți pentru a explica evoluția plăcilor tectonice terestre.”
În continuare: ”Din perspectivă oceanografică, fundul oceanic are efecte importante asupra curenților submarini: caracteristici mari ale reliefului submarin, cum ar fi crestele și platourile, acționează ca bariere care împiedică amestecarea apei rece adânci cu apa caldă de la suprafața oceanului. Studii recente sugerează că caracteristicile mai mici, cum ar fi munții submarini, pot juca, de asemenea, un rol important din punct de vedere oceanografic având o influență mare mare asupra circulației apei. (Simulările realizate cu) aceste date îi pot pot ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine absorbția căldurii și dioxidului de carbon de către oceane.”
Și, în final, ”Din perspectivă ecologică, munții submarini sunt centre pentru diverse comunități biologice. Prin ridicarea fundului oceanic în prezența munților submarini, cantități mari de nutrimente sunt îndreptate din adâncuri către suprafață. Asta face ca ei să devină habitate ideale pentru pești și o largă varietate de floră și faună oceanică. Deoarece munții submarini au un impact deosebit asupra ecosistemelor este important ca ei să fie studiați, cartografiați și clasificați.”
Un pas înainte
Cea mai precisă metodă de cartografiere a fundului oceanic este cea care implică folosirea sonarului. Cu ajutorul ei se pot realiză hărți cu rezoluții cuprinse între 100 și 200 m. Din păcate, așa cum arătam mai sus, cu ajutorul ei a putut fi cartografiat numai o mică parte din relieful fundului oceanic.
Pentru a avea o abordare globală asupra reliefului ascuns sub suprafața oceanelor trebuie să folosim o altă metodă, care implică folosirea sateliților. Până nu de mult se puteau realiza cartografieri cu rezoluții de ordinul a șase kilometri. O rezoluție foarte mică, e drept, dar ea ne poate oferi o imagine globală a fundului oceanic.
Autorii articolului pe care îl comentez acum au folosit date transmise de către sateliții CryoSat-2, și ENVISAT construiți de ESA, SARAL, construit în comun de Agenția Spațială Franceză și Agenția Spațială Indiană și Jason realizat în comun de cercetători francezi și americani.
Evident, oricât de perfecționate ar fi instrumentele de la bordul sateliților, ele nu pot vedea direct fundul oceanelor. Ele ne ajută să obținem indirect datele de care avem nevoie. În cazul nostru, cei doi sateliți sunt echipați cu radare extrem de precise, cu care se poate măsura riguros nivelul oceanelor. Poate că, bazându-vă pe principiul vaselor comunicante, vă gândiți că el este același pe întreaga suprafață oceanică. Nu este chiar așa. Pământul nu este o sferă perfectă. Din cauza variației forței de gravitație, avem, corespunzător, mici variații ale suprafeței oceanelor. Iar ea, forța de gravitație, este influențată de relieful submarin. Pentru puțină rigoare, vă voi spune că sateliții de mai devreme au măsurat gradientul gravitațional vertical (VCG), din care se poate deduce curbura oceanului.
Desigur, lucrurile nu sunt chiar atât de simple. Atunci când interpretează datele satelitare oamenii de știință se confruntă cu numeroase surse de erori. Autorii studiului, despre care vă povestesc acum, le-au abordat, după o atentă analiză, și au folosit algoritmi specializați pentru a le reduce la minimum, profitând și de datele mai bune oferite de sateliții amintiți mai devreme, reușind astfel să crescând astfel precizia rezultatelor. Nu voi intra acum în alte detalii, dar pot să vă spun cercetătorii au reușit să adauge 19.325 de vulcani submarini, la cei 24.643 cartografiați în precedenta lucrare în care au fost folosite date satelitare, care a fost publicată în 2011.
Rezultatele obținute mi se par a fi foarte spectaculoase. Dar ele reprezintă doar un pas în cartografierea fundului oceanic. De aceea simt nevoia să vă invit la o călătorie către viitor.
Un pas către viitor
Încă din 2017 a fost lansat un program ambițios, care poartă numele SeaBed 2030, care este un proiect realizat în comun de către The Nippon Foundation și GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans, Harta Batimetrică Generală a Oceanelor). La rândul lui GEBCO este un proiect al Organizației Hidrografice Internaționale (International Hydrographic Organization – IHO) și al Comisiei Oceanografice Interguvernamentale (Intergovernmental Oceanographic Commission – IOC).
Obiectivul acestui proiect este realizarea, până în 2030, a unei hărți globale a fundului oceanic cu o rezoluție de minimum 100 m. Pentru a-l putea atinge se are în vedere integrarea a datelor batimetrice (Crowdsourced bathymetry – CSB) obținute din surse guvernamentale, universitare, ale institutelor de cercetări etc.
De precizat că datele satelitare, neavând rezoluția propusă ca obiectiv al proiectului, vor fi folosite numai pentru a asigura o viziune de ansamblu asupra hărții și pentru a semnala punctele de interes pentru măsurători mai precise, efectuate cu ajutorul ajutorul sonarelor. Și în această zonă am asistat la evoluții semnificative în ultimii ani. Până de curând rezoluția spațială obținută cu ajutorul sonarelor instalate pe chila navelor de suprafață oferea, pentru zonele foarte adânci ale oceanului planetar, o rezoluție cuprinsă între 100 și 200 m. Această rezoluție este satisfăcătoare pentru studiile legate de tectonica plăcilor, de traseul curenților submarini etc. Dar iată că evoluția roboților a permis realizare de vehicule submarine autonome (Autonomous Underwater Vehicles – AUVs) care sunt capabile să transporte sonare foarte aproape de fundul oceanic, obținându-se astfel rezoluții de sub un metru. Totuși, deocamdată, numărul mic de AUVs nu permite o cartografiere submarină pe scară largă, ea limitându-se numai la zonele de maximum interes. Proiectul SeaBed 2003 are în vedere și folosirea unor vehicule robotizate de suprafață, care vor putea transmit în permanență informații și care vor putea acoperi zone relativ mari ale oceanului planetar.
Este important de precizat că hărțile obținute în cadrul acestui proiect vor fi publice, putând să fie folosite liber de către oamenii de știință.
Încheiere
Ne apropiem foarte mult de vremea în care vom cartografia în întregime lumea submarină a Terrei. Abia atunci vom putea să ne lăudăm că ne cunoaștem planeta. Aștept cu nerăbdare să aflu ce mistere ne vor fi dezvăluite. Apropo, știți care este cel mai înalt munte de pe Terra? Știu că știți, raportat la nivelul mării sau la altitudinea maximă, este vârful Everest. Dar, dacă măsurăm înălțimea raportată la poalele muntelui, atunci este vârful Mauna Kea din Hawaii, a cărui înălțime, față de poalele sale, este de 9.330 m. Doar 4.207 m se află deasupra nivelului mării…
