211service.com
Co kryje się pod spodem
Płyty skorupy ziemskiej, które leżą pod milami oceanu, są w ciągłym ruchu, zmieniając się niezauważalnie w każdej sekundzie. Ale sejsmolodzy, którzy je śledzą, musieli polegać na harmonogramie badań podyktowanym kalendarzem, a nie zegarem.
Ich rutyna nie zmieniła się od dziesięcioleci: regularnie wspinają się na pokłady statków badawczych, które, gdy pozwala na to pogoda, przemieszczają się do lokalizacji na morzu, upuszczają serię czujników i wracają tygodnie lub miesiące później, aby odzyskać zarejestrowane dane.
Podstawowym problemem związanym z takimi metodami gromadzenia danych jest jednak to, że uniemożliwiają one jakąkolwiek analizę w czasie rzeczywistym i często pozostawiają morskich sejsmologów w ciemności w miarę rozwoju bieżących wydarzeń. Jednak te dni mogą się zmienić. Połączenie postępów w technologii czujników, komunikacji światłowodowej i oprogramowaniu, które zarządza delikatną równowagą podwodnego oprzyrządowania, sprawiło, że stałe obserwatoria oceaniczne stały się rzeczywistością.
Prototypy działają teraz u wybrzeży USA i Japonii.
Zwracając uwagę na ich wysiłki w wyniku zniszczeń spowodowanych przez tsunami w Azji Południowej, oceanografowie i sejsmolodzy ostrzegają, że zdolność przewidywania ryzyka trzęsienia ziemi i tsunami pozostaje odległym celem. Jednak pozyskiwanie danych w czasie rzeczywistym z w dużej mierze niezbadanych części skorupy ziemskiej pod oceanami zapewni kompleksowy obraz podwodnej aktywności sejsmicznej, którego nigdy nie widziano.
Zdaniem naukowców zmiana w nauce o oceanach, która będzie wynikiem tej nowej wiedzy, będzie niczym innym jak tektoniką.
Nowe informacje będą tak samo fundamentalne dla badania oceanu, jak satelity do badania Ziemi, mówi Frank Rack, dyrektor programów wierceń oceanicznych w Joint Oceanographic Institutions (JOI), konsorcjum badawczym z siedzibą w Waszyngtonie.
Założona w 1976 r. JOI jest stowarzyszeniem non-profit zrzeszającym 20 instytucji akademickich, które współpracują w zakresie badań w dziedzinie geologii morza, geofizyki i oceanografii.
Do niedawna sejsmolodzy morscy musieli zrezygnować z korzyści badawczych, jakie dają stałe obserwatoria, którymi cieszą się ich odpowiednicy na lądzie. Monitorowanie na statkach jest z natury tymczasowe. Badanie długoterminowych zmian fizycznych, chemicznych i biologicznych zachodzących w oceanie wymaga ustanowienia bazy na dnie morskim i pod nim.
Według Racka, program wierceń oceanicznych JOI pomógł wypełnić tę lukę, tworząc 20 oceanicznych obserwatoriów sejsmicznych i hydrologicznych. Wykopując tysiące metrów pod dnem morskim i wypełniając odwierty o szerokości od 10 do 30 cali urządzeniami pomiarowymi, które wykrywają ruch, ciśnienie i temperaturę, naukowcy byli w stanie poprawić jakość rejestrowanego sygnału.
Jest to cichsze środowisko dla sejsmometrów, z dala od zakłóceń powodowanych przez wiatr i prądy wodne oraz zdolne do wykrywania bardziej subtelnych zdarzeń, mówi Rack.
Jednak obserwatoria nadal są uzależnione od mocy baterii i do pobierania danych wymagają zdalnie sterowanych pojazdów. To wciąż pozostawia naukowców i badaczy z niepokojącą luką między występowaniem zdarzeń a ich wykryciem.
Lepszą odpowiedzią mogą być próby połączenia badań sejsmologii morskiej i innych nauk o Ziemi z sieciami bezprzewodowymi i optycznymi, które zostały zatwierdzone przez Narodową Fundację Nauki (NSF). Agencja przeznaczyła 250 milionów dolarów w ciągu następnych pięciu lat na ambitne wysiłki na rzecz rozwoju sieci obserwatoriów dna morskiego, nazwanej Ocean Research Interactive Observatory Networks (ORION)
Wśród najtrudniejszych aspektów programu ORION jest zarządzanie strumieniami danych w czasie rzeczywistym, które będą generować z tysięcy instrumentów, mówi John Orcutt, zastępca dyrektora Scripps Institution of Oceanography i wiodący badacz oprogramowania pośredniczącego, który będzie zarządzał ORION. system.
Zazwyczaj w geofizyce konfiguruje się przyrządy, aby dokonać pomiaru i rejestrować wyniki, lub od czasu do czasu dzwonisz na linię telefoniczną i pobierasz dane, mówi Orcutt. Ale teraz możemy stworzyć siatkę danych z czujników, z których wszystkie przekazują swoje dane do systemu.
Trudną częścią jest inteligentna interakcja z czujnikami. To coś, czego nie zrobiono zbyt wiele. Używamy go do sejsmologii, ale ma zastosowanie do meteorologii, oceanografii – wszelkiego rodzaju dziedzin, w których używa się instrumentów zdalnie.
Podczas gdy grant NSF obejmuje podstawowe badania, Orcutt wskazał, że potencjalne zastosowania komercyjne mogą obejmować kontrolę ruchu z czujnikami zakopanymi pod drogami, które mogą dostarczać kierowcom inteligentnych wskazówek.
Nawet NASA, która musi zdalnie zarządzać wieloma instrumentami, nie musiała zmagać się z niczym na taką skalę, mówi Alan Chave, starszy naukowiec w Woods Hole Oceanographic Institution.
Chave mówi, że zbliża się zmiana paradygmatu badań nad oceanami i sejsmologią morską, chociaż nie nastąpi to w jego pokoleniu, a może nawet w następnym.
Sukces oznacza znacznie więcej niż tylko stopniową zmianę, zgadza się Orcutt z postępami, jakie może przynieść ORION. Reprezentuje zmianę w oceanografii.