Черные дыры в океане

Мыс Немо — океанический полюс недоступности, самый удаленный от суши. Он получил свое название от капитана Немо, главного героя романа Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой», из-за чего добраться до него чрезвычайно сложно. Но заполучить Немо — это еще пустяки по сравнению с недоступностью тайн океанских глубин.

Глубины морей и океанов — наименее изученные области нашей планеты, а некоторые считают, что даже вся Вселенная. Сама разработка приборов, позволяющих их исследовать, заняла десятилетия и далека от финала, который можно было бы назвать успехом.

«Легче наблюдать за поверхностью Марса, чем за дном океана», — заключил он несколько лет назад. Олав Руне Годо из Института морских исследований в Бергене, Норвегия, комментируя результаты своих исследований дна океана. Главным препятствием в исследовании глубин является низкая температура и колоссальное давление, в сотни раз превышающее атмосферное давление. По этой причине подводные исследовательские аппараты, в том числе беспилотные, с трудом достигают глубины, и подавляющая часть разведки проводится в прибрежных водах. Многие исследователи повторяют, что исследовано только 5% океанов Земли.

Знания о выживании в чрезвычайно сложных условиях на больших глубинах пригодятся, когда планирование космических экспедиций. Учреждения, активно занимающиеся исследованием океанов, включают, среди прочего, НАСА. Три года назад она начала исследовать в рамках миссии Операции НАСА в экстремальных условиях окружающей среды (NEEMO)которые должны помочь в изучении условий работы на Международной космической станции.

Абатменты в бездне

На сегодняшний день по поверхности Луны ходили двенадцать человек, а своими глазами видели только трое. дно Марианской впадины. Пятьдесят лет назад на батискафе Триест Туда добрались Дон Уолш и Жак Пикар, и этот подвиг повторил в 2012 году знаменитый режиссер Джеймс Кэмерон, погрузившись на глубину 10 989 м на транспортном средстве. Глубоководный Челленджер.

Наибольшая глубина, достигаемая пока еще немногими подводными роботами, составляет 6-7 тысяч. м, что теоретически позволяет изучить почти 99% подводных глубин. Как пилотируемые, так и беспилотные камеры до сих пор делают выдающиеся открытия, такие как открытие 1977 года. гидротермальные дымоходы, окруженный венком разноцветных существ, словно из видения. Они были первыми, кто столкнулся с ними Элвин, обитаемый подводный аппарат, принадлежащий Океанографический институт Вудс-Хоул (КТО). Ищем гидротермальные выходы на краю Галапагосских островов, на глубине более 2 тыс. м ученые тогда увидели мясистые трубки, похожие на оранжевые одуванчики (позднее названные рифтовыми червями), окруженные крупными моллюсками и плавающими между ними белыми крабами и омарами. Идентификация этой первой экосистемы на основе другой диеты вызвала лавину открытий. В течение следующих нескольких лет океанологи находили новые виды хемосинтетических существ несколько раз в месяц, и их насчитывается несколько тысяч по сей день.

Надо признать, что, несмотря на трудности, с каждым годом растет количество исследовательских проектов, направленных на изучение дна Мирового океана. Уже на ЭКСПО-2012, которая проходила в южнокорейском Йосу, во французском павильоне, Проект SeaOrbiter по Жакеза Ружери. Он все еще находится в стадии строительства. Его высота составит 51 метр, из которых 31 метр будет находиться под поверхностью воды. На нескольких этажах, утопающих в недрах, будут располагаться в числе прочих панорамное ветровое стекло, позволяющее наблюдать за подводным миром, герметичные помещения для восьми водолазов, с барокамерой и специализированным оборудованием, а также тарельчатым балластом, топливным баком, машинным отделением силовой установки, установкой опреснения воды и хранилищем продуктов. Благодаря этому типу станций восемнадцать ученых на платформе смогут безостановочно наблюдать за океаном и его глубинами. Камеры, расположенные на станции, позволят вам наблюдать за этой жизнью и в Интернете.

SeaOrbiter — визуализация

Константы образуются все чаще подводные исследовательские лабораториикоторые собирают много удивительных данных. Пример? Только для Станция ВодолейРасположенный у побережья Флориды недалеко от Ки-Ларго, ученые открывают семь новых видов каждый… час. Объект, прикрепленный ко дну океана на глубине 20 м и на расстоянии 6,5 км от берега, является местом проживания и базой океанографов, биологов и инженеров, изучающих параметры воды, температуру, соленость, морские течения и уровни кислорода.

Водолей — единственная океанская станция в мире, где постоянно пребывают ученые, циклически меняясь. В других, даже более продвинутых, часто невозможно оставаться еще дольше. Стоит упомянуть, например, канадский проект НЕПТУН (North-East Pacific Time-series Undersea Experiments), которая создает сеть из одиннадцати беспилотных глубоководных обсерваторий у западного побережья Канады.

Сеть NEPTUNE имеет общую длину 800 км и состоит из более чем 2 км. км кабелей. Это крупнейшая лаборатория такого типа в мире. Они были оснащены, в том числе в камерах высокого разрешения, сейсмографах, гидрофонах, зондах, измерителях течений и подводных роботах. Самая глубокая часть расположена почти на 3 тыс. м под водой. Данные из недр передаются на базу Порт-Алберни на острове Ванкувер, а затем в Университет Виктории, где через интернет их могут использовать ученые со всего мира. Все, что вам нужно сделать, это зарегистрироваться на сайте проекта и исследовать неизведанный мир океана, не выходя из собственного дома.

Американцы также создали собственную обсерваторию в Тихом океане. Их проект называется MARS (Monterey Accelerated Research System) находится в заливе Монтерей, в 100 км к югу от Сан-Франциско. Здесь построена узловая станция, расположенная на глубине 900 м. Она связана с материком оптоволокном длиной 50 км. Одна из основных единиц техники — небольшой роботизированный марсоход, который, путешествуя по дну океана, исследует жизнь обитателей глубин. На глубине 160 м находится платформа, соединенная с обсерваторией на дне вертикальным канатом длиной 750 м. По ней движется специальная капсула с датчиками, измеряющими свойства воды. температура, содержание кислорода, прозрачность воды, количество планктона и др.

В этом году французские и британские ученые воспользовались схожими решениями, чтобы начать испытания автоматизированной подводной лаборатории у берегов Бретани. Проект под названием МЕДОН (Marine e-Data Observatory Network), в состав которой входит подводная лаборатория, расположенная в биосферном заповеднике Ируаз, предполагает изучение антропогенного воздействия на морские экосистемы. База находится в 2 км от берега, на глубине 20 м. Полученная информация передается по кабелю на наземную станцию. Если все пойдет по плану, в ближайшем будущем такие лаборатории будут построены по всему Средиземному морю. Пока создатели проекта намерены испытать аппаратуру у берегов Турции, на глубине 800 м.

Загадочные звуки

Дальность действия гидроакустическая — слуховая — разведка составляет менее 1% от площади дна океана. Полное покрытие гидрофонами подводных пространств, находящихся очень далеко, объяснило бы многие загадки, в том числе найти обломки, которые никогда не были найдены, например, малайзийский самолет MH370, потерянный несколько лет назад. Однако самое главное для ученых — знать, что на самом деле происходит в океаническом пространстве, потому что в настоящее время мы почти ничего об этом не знаем.

В 1997 году в Южной Америке он впервые прозвучал подводные звуки неизвестного происхождения. Они были достаточно громкими, чтобы их уловили две разные станции, расположенные в нескольких километрах друг от друга. Многие думали, что они напоминают сигналы какого-то гигантского морского существа, скрывающегося в глубинах океана.

Океанологи уже знают, что в подводных глубинах не бывает тишины. Даже самые глубокие глубины полны звуков. Шумные корабли, киты, подводные лодки, движущиеся тектонические плиты и многое другое. Исследования этой акустики позволили ученым отслеживать миграцию косаток, точно определять точки землетрясений в океане, места извержений вулканов и даже помогать измерять температуру подводных течений. Однако время от времени аппарат записывает звуки, которые продолжают удивлять исследователей по всему миру. Обычно они очень громкие, но транслируются на низких частотах и ​​растянуты во времени, поэтому их нужно воспроизводить в ускорении, чтобы их услышало человеческое ухо.

Когда определенный шум улавливается гидрофоном или даже несколькими одновременно, его характерный спектр оказывается в руках ученых, работающих в Национальное управление океанических и атмосферных (NOAA), американское агентство, занимающееся прогнозированием погоды, штормовыми предупреждениями и почти всем, что связано с океанами и атмосферой. Ученые уже достаточно хорошо умеют распознавать звуки из глубины. Однако время от времени они сталкиваются с чем-то, что не соответствует ни одной из характеристик.

Например, возьмем странный именованный звук, представляющий собой комбинацию низких частот, время от времени перемежающихся высокими тонами. Техника получает его непрерывно с 1991 года, при этом наибольшая интенсивность приходится на 1994 год.

Исследователи NOAA исключили биологический источник, предположив, что даже если бы живое существо было таким громким, сам сигнал кажется слишком однородным, чтобы быть источником связи. Вместо этого они предложили гипотезу шумного подводного вулканического процесса, такого как медленно вытекающая лава, которая снова и снова будет издавать шипящий шум, как кипящая вода, когда сталкивается с кучами соленой воды. Конечно, все в несравненно большем масштабе. Для проверки своих предположений ученые использовали передовой метод триангуляции, ища источник издаваемого звука с помощью целых восьми гидрофонов. Система звукового наблюдения (SOSUS), изначально нацеленная на советские атомные подводные лодки — американская система акустического наблюдения за большими океанскими пространствами с использованием пассивных датчиков. Все они указывали на сейсмически активную точку в южной части Тихого океана примерно на полпути между Новой Зеландией и Чили. Когда у ученых были инструкции, они связались по радио с французским исследовательским судном, которое оказалось в этом регионе. Через несколько дней получили подтверждение — цепь подводных гор, находившаяся в указанном районе, оказалась, на самом деле, гигантским скоплением вулканов. Однако происхождение до сих пор удовлетворительно не подтверждено, и официально это один из неопознанных звуков.

Сегодня среди ученых преобладает убеждение, что таинственные звуки, не находящие другого объяснения, должны иметь какое-то отношение к огромное трение, возможно, испускаемый айсбергом или частью антарктического покрова, который отрывается и трется о дно океана. Существуют также так называемые ледотрясениекоторые похожи на землетрясения, но не вызваны перекрывающимися тектоническими плитами.

Это может быть и другой источник, связанный с более глобальными явлениями. Недавно, в 2016 году, в Карибском море были обнаружены очень низкие уровни звука, находящиеся далеко за пределами слышимости человека. Ученые из Ливерпульского университета путешествовали по Атлантическому океану, когда что-то привлекло их внимание в Карибском море. Тестовый аппарат зафиксировал звук, напоминающий свист. Звук звучал так, как будто его издавал огромный объект под водой — сначала было неизвестно, от живого ли он существа или от какого-то другого природного процесса.

В конце концов, исследователи обнаружили, что океанские волны достаточно велики, чтобы взаимодействовать с морским дном как источник загадочного звука. В результате интерференции морских волн получается звук, чем-то напоминающий пение. Мы называем такие волны Волны Россби Lub планетарные волны. Их динамика связана с изменением силы Кориолиса с широтой.

Наслух и мониторинг

Благодаря использованию гидрофонов, оставшихся со времен холодной войны, и развитию программ исследования океана, вскоре мы можем услышать и другие странные звуки, доносящиеся из самых глубоких регионов. Он все еще расширяется сеть гидроакустических станций. На его создание уходят десятки миллионов долларов. Каждый из них состоит из шести высокочувствительных гидрофонов или подводных микрофонов, предназначенных для улавливания низкочастотных звуков, доносящихся за многие тысячи километров. Это первая глобальная система мониторинга, предназначенная для прослушивания звуков океанов.

Его установка началась десять лет назад. Все началось с двух существующих станций. Один из них был построен американцами на Пасифик Уэйк Атолл, второй — британский па Вознесение, расположенный в самом сердце тропической Атлантики. Оба эти клочка земли милитаризованы, прикрыты полигонами, аэродромами и антеннами. Однако данные, собранные гидрофонами, поступают в Вену, где работает полностью гражданский штаб сети мониторинга.

Третий комплект гидрофонов был установлен несколько лет назад в Чили. Остров Робинзона Крузо, расположенный в восточной части южной части Тихого океана, примерно в 700 км от побережья Южной Америки. Остальные три станции должны принимать звуки из Индийского океана. Устройства были размещены на Полуостров Леувин, на юго-западе Австралии, на британском атолу Диего Гарсия, лежащий посреди океана на несколько градусов ниже экватора, а на французском Острова Крозе расположено около 2 тыс. км к югу от Мадагаскара.

Гидрофоны являются частью гораздо более крупной глобальной сети, задачей которой является регистрация всех, а не только подводных, испытаний ядерного оружия. Это ангел-хранитель Земли, называемый по-английски Международная система мониторинга (IMS). В состав комплекса входят детекторы радиации, сейсмографы, аппаратура для приема инфразвука и гидроакустическая аппаратура. В настоящее время за нашей планетой следят около трехсот таких устройств.

Глобальная карта с изображением Международной системы мониторинга

Сейсмографы должны обнаруживать подземные ядерные испытания, инфразвуковые антенны — взрывы в атмосфере, а гидроакустические станции — подводные испытания. Задача детекторов — отслеживать даже небольшие концентрации радиоактивных частиц в воздухе. Например, они следили за миграцией веществ, выброшенных во время аварии на Фукусима-дайити, а ранее поднимали тревогу после ядерных испытаний, проведенных Северной Кореей в 2006 и 2009 годах. Вся информация поступает в штаб-квартиру в Вене на постоянной основе.

МСМ была создана для обеспечения соблюдения одного из важнейших международных соглашений – Договора о запрещении ядерных испытаний. Договор, сокращенно ДВЗЯИ (), был подписан 24 сентября 1996 года. Его ратифицировали уже 156 стран, но еще не все. Некоторые из них утверждают, что до того, как договор сможет вступить в силу, должна быть введена в действие глобальная сеть контрольно-измерительных приборов, способных обнаруживать любые попытки применения ядерного оружия из любой точки Земли. Поэтому за планетой, как за больным человеком, было решено внимательно следить.

Однако основными пользователями системы являются ученые. Сейсмические данные поступают в центры предупреждения о цунами. Инфразвук информирует об извержениях вулканов, а также интересует исследователей полярных сияний, бурь и магнитных явлений в атмосфере. Гидроакустическое оборудование может распознать пробуждение подводного вулкана, рождение айсберга и даже прохождение циклона. Микрофоны, настроенные на низкие частоты, также могут слышать звуки китов.

Группа европейских исследователей под руководством Дэвид Грин от Британского сейсмологического центра трепет Блэкнест — недавно сверялся с данными, собранными гидрофонами на атолле Уэйк. В 2010 году они зафиксировали сильный взрыв подводного вулкана к югу от атолла Сариган, прилегающего к Марианской впадине. Расстояние на 2 тыс. км, аппаратура зафиксировала не только основное извержение, но и уловила первые колебания, предшествующие активности подводного вулкана.

Морские биологи-наблюдатели также получают пользу от таких программ. странствующие китообразные. Однако они подслушивают океанских гигантов уже несколько десятков лет. Они пытаются выяснить, что именно происходит с самыми крупными млекопитающими, особенно с представителями антарктических разновидностей, которые особым образом были истреблены китобоями.

Горизонт океанских событий

Океан можно исследовать и исследовать, а также с орбиты. В 2014 году миссия ESA (Европейского космического агентства) CryoSat был использован для создания нового карты гравитационного поля, открывая тысячи ранее неизвестных морских хребтов, рвов и других океанских структур. Этот живописный образ наименее изученной части океанов также включает в себя последние подсказки к формированию и распаду континентов. Основная задача CryoSat, несущего радиолокационный высотомер, — точное измерение высоты глобального ледяного щита. Это позволяет нам увидеть, как меняется толщина льда в зависимости от сезона и в результате изменения климата.

Карта трехлетней давности, описанная в Science, в сочетании с существующими данными выявила детали тысяч подводных гор, возвышающихся на километр и более над дном океана. Он также предложил геофизикам новые методы изучения малоизученных, недоступных морских бассейнов и таких процессов, как дно океана (расширение дна в районе срединно-океанического хребта).

Также оказывается, что у океана больше общего с космосом. Возникают неожиданные аналогии. Недавно нам стало известно, что в глубинах океанов происходят явления, написанные красками, напоминающие космические черные дыры. Некоторые из вихрей могут достигать в диаметре до 150 км! Такое специфическое движение воды может длиться даже несколько месяцев или лет. При этом вихри как единое целое движутся.

Ученые заметили, что на краю вихря молекулы воды ведут себя точно так же, как фотоны, падающие в черные дыры. Кроме того, как и в случае с этими космическими объектами, во вращающейся массе воды настолько велики силы, что ничто не способно выйти из западни — если что-то и упадет в огромные океанские вихри, оно оттуда уже не выберется.

Аналогия применима и к самой воде, образующей вихрь. Это означает, что его химический состав (например, уровень солености) может значительно отличаться от окружающей среды. Пройдя многие километры, в вихре остались частицы, которые он взял с места своего создания. Таким путем по миру могут распространяться не только химические вещества, но и микроорганизмы, такие, например, как фитопланктон. Исследователи наблюдали семь вихрей, которые не покидали «горизонта событий» почти год ни капли водыиз которых они были созданы — при постоянном движении.

Список странных звуков из глубин океана, зафиксированных Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) с помощью прослушивающих установок в Тихом океане, включает в себя как минимум несколько интересных пунктов.

Неопознанный учеными:

• восходящий звук — впервые прозвучал в 1991 году и до сих пор записывается. Он носит сезонный характер, повторяется весной и осенью. Его источник находился в районе 54° ю.ш. 140° з.д. Несмотря на множество веских гипотез, в основном связанных с вулканизмом, до сих пор нет официального научного объяснения происхождения;
• свист () — Ученые слышат звук, похожий на идентифицированные ранее звуки вулканической активности в районе Марианской впадины, но официально он остается неопознанным.

Определено:

• — звук, полученный в 1997 году и теперь приписываемый движению, столкновению или разрушению огромного айсберга вблизи архипелага Южная Георгия;
• Юлия — по мнению ученых, этот звук, записанный в 1999 году, является звуком гигантской массы льда, отколовшейся от Антарктиды;
• и — оба звука, зарегистрированные в 1997 году, являются, по мнению исследователей, эхом удара массивных айсбергов о морское дно.