Brzmienie trzęsienia
Obserwuj nas. Pulsar na Facebooku:
W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.
Dzięki falom akustycznym można w nowatorski sposób mierzyć temperaturę oceanów. Z powodu zmian klimatycznych ocieplają się, absorbując około 90% dodatkowego ciepła zatrzymywanego przez gazy cieplarniane w atmosferze. Ocieplenie wody powoduje podniesienie się jej poziomu, wpływa na pogodę globalną i życie wielu morskich gatunków.
Zarazem monitorowanie tempa tego ocieplania nie jest łatwe. Pomiary prowadzone przez statki dotyczą tylko wąskiego wycinka czasu i przestrzeni. Satelity nie mogą zmierzyć temperatur na większych głębokościach. Najdokładniejszy obraz zmian pochodzi z systemu Argo, flotylli autonomicznych sond podwodnych, które przemierzają oceany od prawie dwóch dekad i mogą zejść na głębokość 2 km. Jednak takich „dronów morskich” jest tylko około 4000, zresztą one też nie zbierają danych z większych głębokości.
Nową metodę (2021) przedstawiają na łamach „Science” badacze z California Institute of Technology i Chińskiej Akademii Nauk. Porównali prędkość fal akustycznych powstających w oceanie w wyniku podmorskich trzęsień ziemi. Doszli do wniosku, że w ten sposób można określić rozmiary ocieplenia od razu na większym akwenie. Ponieważ dźwięk przemieszcza się szybciej w cieplejszej wodzie niż w chłodniejszej, różnice w jego prędkości mogą ujawnić zmianę temperatury. „To zupełnie nowy obszar badań” – komentuje geofizyk Frederik Simons z Princeton University, który nie należał do zespołu badawczego.
Oceanografowie już w 1979 roku zaproponowali, aby mierzyć oceaniczne ciepło dźwiękami. Ich pomysł polegał jednak na umieszczeniu na dnie nadajników akustycznych, ale te okazały się drogie, a poza tym obawiano się, że mogą przeszkadzać w komunikacji zwierzętom. Zainspirowany tamtymi propozycjami geofizyk Wenbo Wu z Caltech wpadł na inny pomysł: monitorowania fal akustycznych o niskiej częstotliwości generowanych podczas podmorskich trzęsień. „Są one potężnym źródłem energii. Czemu więc ich nie wykorzystać?” – mówi Wu.
Jego zespół przeprowadził testy w pobliżu indonezyjskiej wyspy Nias, gdzie indoaustralijska płyta litosfery zderza się z płytą sundajską. Naukowcy poddali analizom dane akustyczne z 4272 trzęsień ziemi o magnitudzie 3 lub większej z lat 2004–2016. Porównali prędkości fal akustycznych wzbudzonych podczas drgań, które pochodziły z tych samych miejsc w kolejnych latach. Różnice, wynoszące ułamki sekundy, wprowadzili do modelu, który pokazał, że ocean w pobliżu Nias ogrzewał się z prędkością 0,045°C na dekadę – to więcej niż 0,026°C wskazywane przez dane przesłane przez pojazdy Argo. Wartość ta nie wydaje się duża, ale w rzeczywistości oznacza, że we wschodniej części Oceanu Indyjskiego gromadzą się wielkie ilości ciepła.
Nowa metoda jest obiecująca – mówi Bruce Howe, oceanograf z University of Hawaii, który nie był zaangażowany w te badania. Naukowcom uda się być może zrekonstruować w ten sposób temperaturę oceanów sprzed bardzo wielu dekad, choć starsze sejsmometry nie mierzyły tak precyzyjnie prędkości fal akustycznych, jak to czynią współczesne instrumenty wyposażone w GPS.
Simons i jego współpracownicy rozwijają alternatywną metodę, która polega na rozmieszczeniu tuzinów podwodnych mikrofonów (hydrofonów) przeznaczonych do rejestrowania dźwięków sejsmicznych. Przyznaje on jednak, że precyzyjne wskazanie lokalizacji dla hydrofonów nie jest łatwe. Z drugiej strony nie wszędzie dno się trzęsie, więc dzięki hydrofonom można by zebrać informacje o temperaturze wody z wielu miejsc. Wu się zgadza: „Potrzebujemy różnych metod, jeśli chcemy pozyskać jak najwięcej danych”.
Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.