Здавалося б, що може бути простішим: опустити сонар, дочекатися відбитого сигналу й порахувати, скільки метрів до дна. Але коли йдеться про найглибшу точку Світового океану, навіть це виявляється складним завданням. Нове дослідження японських учених показало несподівану річ: одні й ті самі записи сонара можуть дати різні результати. Дослідники взяли дані, отримані в Маріанській западині у 2023 році, і обробили їх п’ятьма різними способами.
Різниця між найменшою та найбільшою оцінкою склала 59 футів, або приблизно 18 метрів. При цьому корабель, сонар і самі записи залишалися незмінними. То як так сталося?
Проблема ховається не на дні, а у воді
Корабельний ехолот працює досить просто. Прилад посилає звуковий імпульс у напрямку дна, чекає на його відбиття, а потім за часом повернення сигналу розраховує відстань.
Але є одна проблема: звук не рухається у воді з однаковою швидкістю. На швидкість звуку впливають температура, солоність і тиск. А в Маріанській западині між поверхнею океану та дном лежить майже 11 кілометрів води.
Тобто звук, який пройшов перші кількасот метрів, рухається зовсім не так, як сигнал на глибині кількох кілометрів. І якщо трохи змінити припущення про швидкість звуку в різних шарах, змінюється й фінальна цифра глибини.
Якою ж є глибина Маріанської западини?
Японська команда під керівництвом Масакaдзу Фудзії з Національного інституту полярних досліджень отримала кілька можливих результатів.
Найглибша ділянка за різними варіантами обробки виявилася на рівні приблизно 10 914–10 932 метрів. Як основний результат дослідники обрали цифру: 10 927 метрів.
Це приблизно 35 850 футів. Але автори навмисно не називають її остаточним світовим рекордом. Вони вважають це найкращою оцінкою для використаного набору даних і конкретного способу їх обробки. І саме тут починається найцікавіше.
Дно там не схоже на одну гігантську яму
Маріанська западина — це не просто одна вертикальна «дірка» в океанічній корі. Нове картографування показало три окремі западини, кожна з яких лежить глибше 10 900 метрів.
Західна сягає приблизно 10 926 метрів, центральна — близько 10 912 метрів, а східна — тих самих 10 927 метрів, які команда вважає найкращою оцінкою максимальної глибини.
Між ними лежать підводні хребти заввишки приблизно 200–300 метрів. Тобто навіть на самому дні планети рельєф виявився значно складнішим, ніж можна уявити, дивлячись на одну цифру в підручнику.
Сонар бачить не точку, а величезну ділянку
Є ще одна проблема, яка може пояснювати різницю між різними дослідженнями. Промінь сонара японського корабля мав ширину 2 градуси в обох напрямках. На такій глибині один сигнал охоплює ділянку дна приблизно 400 метрів завширшки.
Для порівняння — це приблизно чотири футбольні поля, поставлені одне за одним. Тому коли ми чуємо цифру «10 927 метрів», не варто уявляти собі лазерну указку, яка знайшла одну конкретну точку на дні.
Насправді вчені збирають тисячі перекривних вимірювань, а потім створюють цифрову карту, розбиту на комірки приблизно по 100 метрів. Якщо на дні існує дуже вузька тріщина або невелика западина, така система цілком може її просто згладити.
Чому різні експедиції отримують різні цифри?
І тут Маріанська западина починає виглядати майже як науковий детектив. За останні роки різні експедиції отримували такі результати:
- американський USNS Sumner у 2014 році — близько 10 984 метрів;
- німецьке судно Sonne у 2017 році — близько 10 925 метрів;
- експедиція DSSV Pressure Drop — приблизно 10 924 метри;
- занурення пілотованого апарата у 2020 році дало близько 10 935 метрів.
На перший погляд різниця невелика — лише десятки метрів. Але коли ви намагаєтеся визначити найглибшу точку на всій планеті, десятки метрів уже мають величезне значення.
Навіть швидкість корабля впливає на якість карти
Японські дослідники також виявили цікаву деталь під час експедиції. Основні вимірювання проводили на швидкості приблизно 4 вузли, використовуючи електричну тягу. Вона створює менше шуму та вібрацій, ніж механічна силова установка.
І це позначилося на якості даних. На найповільніших проходах дослідникам довелося відкинути близько 13% отриманих сигналів. На найшвидших ділянках — уже понад 22%.
Виявилося, що важлива не лише швидкість. Частина променя, яка дивиться безпосередньо під корабель, давала значно чистіші результати, тоді як на краях зони сканування шумів було більше. Тож створення карти дна на глибині майже 11 кілометрів — це далеко не просто натиснути кнопку «сканувати».
І тут є хороша новина
Найцікавіше в цій історії те, що дослідникам не обов’язково знову вирушати до Маріанської западини, щоб перевірити частину своїх висновків. Японська команда оприлюднила дані експедиції, очищені вимірювання, 20 варіантів сітки карти, п’ять профілів швидкості звуку та скрипт, використаний для обробки. Повне дослідження було опубліковано в журналі Scientific Data.
Тобто інші науковці можуть взяти ті самі записи й перерахувати глибину за новими моделями. Якщо в майбутньому з’являться точніші вимірювання швидкості звуку на всій товщі води, старі записи можна буде обробити ще раз.
То яка ж точна глибина найглибшого місця Землі?
Поки що відповідь звучить не так красиво, як хотілося б. Найкраща оцінка японських дослідників — 10 927 метрів. Але інші методи й експедиції дають трохи інші результати. Причому різниця виникає не через те, що хтось «не вміє вимірювати», а через складність самого завдання.
Вченим ще потрібно розібратися, яку частину розбіжностей створюють ширина променя, побудова сітки карти, швидкість звуку та інші фактори. Для цього може знадобитися нове картографування з вужчим променем або вимірювання безпосередньо ближче до дна.
І поки така експедиція не проведена, найглибше місце Землі має не одну магічну цифру, а найкращу оцінку з певним діапазоном невизначеності. Навіть на початку XXI століття ми все ще не можемо з абсолютною точністю сказати, наскільки глибока найглибша точка нашої планети.