海洋生物：長須鯨——海洋中的“地球科學家”


長須鯨的響亮叫聲可以幫助研究海床結構。圖片來源：WILDESTANIMAL
在探測海底之下的地球結構時，科學家找到了一位不可思議的新幫手——長須鯨。長須鯨是20米~25米長的龐然大物，在水中，它們的叫聲如同轟鳴的輪船引擎，即使在1000千米外也能聽到?！犊茖W》（Science）雜志上的一項新研究表明，這些聲音可以幫助繪制海床下2.5千米范圍內(nèi)的地殼結構。
海床成像系統(tǒng)通常使用大型氣槍向下發(fā)送聲波。聲波穿透地殼，再反彈回到海床，并被海床上的儀器接收。通過分析聲波信號，研究人員可以解析出它們經(jīng)過的海床結構。但這樣的調(diào)查耗資不菲，并且氣槍產(chǎn)生的噪聲也會對海洋哺乳動物產(chǎn)生負面影響。而這項新研究表明，長須鯨的聲音或許可以派上用場。
瓦茨拉夫 · 庫納（Václav Kuna，這項研究的共同作者）是捷克科學院地球物理研究所的地震學家，他說：“我們又多了一種獲取海床結構信息的方法，這實在是太棒了。”


圖片來源：Pixabay
當時庫納還在美國俄勒岡州立大學，他在俄勒岡州海岸研究地震時，發(fā)現(xiàn)海底地震儀上的一些讀數(shù)很奇怪。最后，庫納發(fā)現(xiàn)它們表示的原來是長須鯨的聲音。美國華盛頓大學的海洋地震學家埃米莉 · 羅蘭（Emily Roland，并未參與這項研究）說，鯨的聲音經(jīng)常出現(xiàn)在這些儀器的記錄中。地震學家通常不喜歡這些鯨的聲音。但庫納注意到，有些聲音出現(xiàn)在了海底地震儀上，卻沒有出現(xiàn)在麥克風記錄的音頻上。這表明，這些信號并非直接來自鯨；相反，它們是從地殼內(nèi)部反彈回來的聲波。
要使用鯨的聲音進行地殼成像，庫納首先需要確定鯨的大概位置。為此，他計算了長須鯨每次發(fā)聲產(chǎn)生的兩種聲波到達海底地震儀的時間 ：第一種是直接到達海底地震儀的聲波，第二種則經(jīng)由海床和海表反射，并最終到達地震儀。
美國華盛頓大學海洋地球物理學家威廉·威爾科克（William Wilcock，并未參與這項研究）說，長須鯨發(fā)出的叫聲響亮，頻率為每秒一次，相較于連續(xù)的聲音來說，更易于分析。他還指出，除了冰雪覆蓋的北極地區(qū)，海洋中幾乎任何地方都能發(fā)現(xiàn)這些鯨，因此很多海域的海床成像都可以利用它們的聲音。


圖片來源：www.kfeiei.cn
庫納說，這項新技術也有局限性。與氣槍沖擊波相比，長須鯨的聲音頻率范圍較窄，因此產(chǎn)生的海床圖像沒有那么清晰。另外，只有在相對平坦的海底，我們才能僅用一臺地震儀就確定鯨的位置并使用它們的聲音。在海底坡地或山區(qū)等地區(qū)，必須使用更多的地震儀。
盡管如此，羅蘭表示，普遍存在的鯨的聲音意味著，我們或許可以在歷史地震數(shù)據(jù)中獲取新發(fā)現(xiàn)。并且，測量鯨的聲音對其他學科也有益處。例如在氣候?qū)W中，鯨的聲音可以讓我們更好地估計海底沉積物中的碳儲量；在地震學中能夠用以精確地確定地震位置和監(jiān)測斷層等。
“鯨的聲音不僅是免費的，而且始終都存在，”庫納說，“如果我們至少能將鯨的聲音作為其他信號的補充，這將是一場雙贏?！?br> 撰文：斯蒂芬妮·帕帕斯（Stephanie Pappas）
翻譯：龔聰
引進來源：環(huán)球科學


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