Desde ciudades en el cielo hasta mayordomos robot, las visiones futuristas llenan la historia de ciencia pop. En el ¿Ya llegamos? columna verificamos el progreso hacia nuestras promesas más ambiciosas. Lea la serie y explore toda nuestra cobertura del 150 aniversario aquí.
En 1984, los geólogos marinos finalmente pudieron vislumbrar nuestro planeta sin ser visto. Después de procesar datos satelitales durante 18 meses, un geofísico del Observatorio Geológico Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, William Haxby, reveló un panorama nuevo e impresionante del lecho marino. Era la primera vez que alguien veía una imagen mundial de lo que yacía debajo del océano con tanto detalle: volcanes, montañas submarinas, zonas de fractura y trincheras. “Los mapas de Haxby de los fondos marinos del mundo revelan un terreno tan diverso como cualquiera que se encuentre en los siete continentes”, periodista y escritor científico. marcia bartusiak publicado en la edición de febrero de ese año de Ciencia popular, capturando el entusiasmo palpable de la comunidad científica. En el momento, el paisaje marciano era más familiar.
Casi cuatro décadas después, las superficies de los planetas distantes aún se ven mejor que el fondo del océano de la Tierra. Si bien los avances exponenciales en el poder de procesamiento de las computadoras, considerablemente capacidades ampliadas de imágenes satelitalesy el desarrollo de vehículos submarinos autónomos (robóticos) capaces de llegar incluso a las fosas oceánicas más profundas han avanzado en la exploración de aguas profundas, un mapa de alta resolución de la vasta extensión de la corteza de nuestro propio planeta que se encuentra oculta bajo una capa acuosa permanece incompleto. Eso puede estar cambiando, y no demasiado pronto con el cambio climático acercándose. Con las aguas del océano cubriendo más del 70 por ciento de la superficie de la Tierra, tener una idea más clara de la forma y composición del fondo del mar mejorará nuestra capacidad de predecir marejada ciclónica en huracanes, pronosticar la trayectoria de los tsunamis, calcular el derretimiento de los glaciaresy monitorear hábitats marinos en dificultades sujetos a prácticas comerciales como la gestión de la pesca y la perforación y minería en aguas profundas.
“El mapeo del fondo marino es fundamental para casi todo”, dice Caitlin Adams, coordinadora de operaciones de la Oficina de Exploración e Investigación Oceánica (OER) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), “desde la seguridad nacional hasta la economía azul. [sustainable ocean] iniciativas.”
Desde que el Sputnik de Rusia se elevó al cielo en 1957, las redes de satélites artificiales han empleado ondas electromagnéticas como radar y Lidar para mapear superficies terrestres y extraterrestres. Pero el radar tradicional funciona mejor en topografías áridas (como Marte, la Luna y masas de tierra en la Tierra) porque solo puede penetrar unos pocos metros en el agua, lo que limita el alcance de los ojos en el cielo para planetas inundados como el nuestro. Dado que el agua silencia las ondas electromagnéticas, solo hay dos formas de ver realmente debajo del mar sin viajar hasta el lecho marino: el sonar o ecosonda y la gravimetría, que detecta anomalías gravitacionales causadas por objetos grandes. En ambos casos, se requiere medición directa: los dispositivos deben estar bajo el agua (sonar) o al menos cerca de la superficie (medidor de gravedad) para funcionar, lo que significa que solo pueden operarse desde el casco de un barco. Ahí está el problema. Mapeo de la Tierra 139 millones de millas cuadradas de lecho marino podría tomar tanto como 1000 años (las estimaciones varían ampliamente) para un barco que cruza continuamente el océano.
Introducir satélites. Como explicó Bartusiak en ciencia popel gran avance de 1984 provino de una combinación de una nueva técnica de medición satelital conocida como mapeo de gravedado altimetría satelital, y un poder de procesamiento informático mejorado, lo que permitió al equipo de Haxby en Lamont producir su novedoso mapa del fondo marino en solo unos años.
Incluso sin viento ni olas, la superficie del océano de la Tierra no es como una pecera: no estaría nivelada. La superficie del océano ondula, siguiendo débilmente las crestas y grietas en el suelo de abajo. Esto se debe a que el balanceo de la gravedad sobre el agua se vuelve perceptible con masas tan grandes como volcanes submarinos, montañas submarinas (o montes submarinos) y trincheras. Los satélites equipados con altímetros sensibles, que miden la altura de la superficie del mar, pueden detectar esas sutiles variaciones causadas por la topografía del fondo marino. Por ejemplo, una montaña submarina de 1,000 pies atraerá suficiente agua para hinchar la superficie del océano hasta seis pulgadas
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En 1912, cuando el Titánico hundido en el Atlántico Norte, no se había inventado el sonar. La calamidad inspiró una ráfaga de innovación en ecosonda y en menos de una década sonarque utiliza la proyección de sonido bajo el agua para medir distancias, se convirtió en un lugar común no solo para navegación marítima y guerra naval sino también cartografía del fondo marino.
En 1957, Los investigadores de Lamont Marie Tharp y Bruce Heezen publicaron el primer mapa completo del fondo marino de cualquier océano cuando lanzaron su mapa fisiográfico del Atlántico Norte. Era como un crudo ultrasonido del océano de la Tierra.
Al revelar las principales características topográficas del lecho marino, algunas por primera vez, como el Valle del Rift de la dorsal oceánica, el mapa parecía afirmar Teoría de la deriva continental del científico alemán Alfred Wegener, que había sido descartado cuando se propuso por primera vez en 1912. A fines de la década de 1960, y varios mapas del fondo marino basados en sonar más tarde, los científicos de la tierra tenían suficiente evidencia para ver que la superficie del planeta se había fracturado en placas deslizantes, tal como Wegener propuso, a la deriva a través del manto fundido debajo, chocando entre sí o deslizándose. Los mapas detallados del lecho marino eran la clave para placas tectónicas
“Cuando vemos características más pequeñas”, dice Shannon Hoy, Coordinadora de Expedición en NOAA OER, “comenzamos a obtener más conocimiento de los procesos geológicos y oceanográficos subyacentes que están afectando nuestro mundo”. Por ejemplo, Hoy, que trabaja con vehículos submarinos autónomos (AUV), señala la Ecosistema de arrecifes de coral de aguas profundas “Million Mounds”, cartografiado por primera vez en la década de 2010, que se extiende a lo largo de la costa atlántica desde Carolina del Sur hasta Florida. A una profundidad de 2.000 pies, los corales, que crecen unos pocos metros de altura, viven en la oscuridad y son alimentados por la Corriente del Golfo. Es el arrecife de coral de aguas profundas más grande que se conoce. Con algunos corales vivos de hasta 700 años de antigüedad y miles de años de esqueletos de coral en su base, Million Mounds ha sido comparado con un bosque antiguo, rico en vida marina. “No habrías visto eso con los datos de los satélites”, señala Hoy.
La tecnología de sonar ha avanzado considerablemente desde las décadas de 1950 y 1960. Este Dia, sistemas multihaz proyecta ondas de sonido en forma de abanico que pueden alcanzar profundidades oceánicas de más de 6 millas. A profundidades de 2 a 4 millas, lo que representa casi el 75 por ciento del océano, el sonar multihaz montado en el casco de un barco puede escanear franjas de hasta 5 millas del lecho marino a la vez, brindando resoluciones entre 600 y 1200 pies (cuanto más profundo sea el sondeo). , menor es la resolución), considerablemente mejor que la altimetría satelital. En las regiones costeras poco profundas, puede lograr entre 100 y 325 pies de resolución. Y cuando se monta en AUV, que se acercan al fondo del mar, se hace posible una resolución de 1 metro.
En 2017, las Naciones Unidas celebraron su Conferencia Oceánica inaugural y declararon la década de 2020 como la Década del océano, desafiando a los países y empresas del mundo a revertir el declive del océano. Entre las iniciativas globales 10 desafíos es “crear una representación digital del océano”. En el momento en que la ONU hizo su anuncio, sólo El 6 por ciento del suelo oceánico de la Tierra había sido cartografiado y digitalizado utilizando un sonar moderno.. Pero en la conferencia se anunció una nueva iniciativa para cartografiar todo el lecho marino de la Tierra para finales de esta década: Fondo marino 2030un proyecto colaborativo patrocinado por la Carta Batimétrica General de los Océanos, o GEBCOy el Fundación Nippon de Japón. Para junio de 2022, Seabed 2030 informó que El 23,4 por ciento del océano había sido cartografiado utilizando un sonar moderno, casi cuadruplicando la cobertura desde 2017. Seabed 2030 recopila datos de sondeo de cualquier barco dispuesto a compartir, como Buque de investigación de la NOAA Explorador de Okeanosque ha permitido rellenar el mapa con tanta rapidez.
“Pasar del 20 al 23 por ciento en el último año suena insignificante”, señala Adams, citando la cifra del porcentaje completo de 2021. “Pero es más que el tamaño de Europa. Cada año, lo estamos eliminando”. Pero estos esfuerzos de mapeo necesitarán todos los barcos que puedan conseguir para reducir los siglos estimados para recorrer todo el océano hasta los ocho años que quedan en la década.
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“Nosotros, como proyecto, no tenemos los recursos para salir y hacerlo nosotros mismos”, dice Jamie McMichael-Phillips, director de proyecto de Seabed 2030. “Sí tenemos los recursos para tomar lo que la gente nos da y ponerlo en práctica”. un mapa.” McMichael-Phillips le da crédito a Seabed 2030 por proporcionar la inspiración que “alienta a las empresas, la industria, el gobierno, los filántropos y los científicos a salir y mapear el océano”. Seabed 2030 incluso proporcionará a los navegantes recreativos que tienen capacidad de sonda un dispositivo especial que captura los datos de los sondeos, lo que les permite participar.
McMichael-Phillips está de acuerdo con Hoy en que el detalle proporcionado por el mapeo de sonar, el estándar de oro para visualizar el lecho marino, ofrece mucha más información sobre nuestro mundo que la altimetría satelital. Cita varios ejemplos, como el descubrimiento en 2022 por parte de los mapeadores de Seabed 2030 de uno de los arrecifes de coral más grandes del mundo frente a la costa de Tahití. El arrecife de 2 millas de largo se encontró a una profundidad conocida como la Zona Crepuscular del océano, con poca luz, entre 100 y 200 pies.
Todavía, Mapa disponible públicamente de GEBCO—un revoltijo de líneas finas que representan la cobertura del sonar— tiene un largo camino por recorrer. Si bien McMichael-Phillips no anticipa ningún avance tecnológico con sonar o satélite que aceleraría el mapeo del fondo marino, sí ve ayuda proveniente de buques de superficie sin tripulacióno USV, como los de NOAA VelaDrone. Tener personas a bordo de un barco, señala, es uno de sus factores más limitantes, no solo sobrecargarlo sino que también requiere paradas frecuentes para suministros y para evitar condiciones peligrosas. “Soy un ex topógrafo hidrográfico de la Royal Navy. Pasé mucho tiempo operando en el Océano Antártico en condiciones bastante hostiles”, dice McMichael-Phillips. “Entonces, al tomar la ruta sin tripulación, elimina esa limitación”.
Hoy no dijo si pensaba que el proyecto Seabed 2030 cumpliría su objetivo. “Los barcos son relativamente pequeños”, señala, “y el océano es muy grande”. Pero ella le da crédito a Seabed 2030 por alentar el intercambio de datos y la colaboración sin precedentes entre organizaciones, creando un impulso que hará que se pueda lograr un mapa mundial.
Si 2030 es realista, la década de 2020 puede resultar ser la década en la que se reunirá la imagen más rica y extraña hasta el momento de los contornos perdidos y desconocidos de la Tierra, como la lenta revelación de un mundo alienígena distante reflejado a través de un éter turbio. “Un mapa de medición directa de nuestro océano completo”, dice Hoy, “realmente cambiará la cara de lo que sabemos”.