海洋生物：長(zhǎng)須鯨——海洋中的“地球科學(xué)家”


長(zhǎng)須鯨的響亮叫聲可以幫助研究海床結(jié)構(gòu)。圖片來(lái)源：WILDESTANIMAL
在探測(cè)海底之下的地球結(jié)構(gòu)時(shí)，科學(xué)家找到了一位不可思議的新幫手——長(zhǎng)須鯨。長(zhǎng)須鯨是20米~25米長(zhǎng)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(tīng)到?！犊茖W(xué)》（Science）雜志上的一項(xiàng)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(jié)構(gòu)。
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(guò)分析聲波信號(hào)，研究人員可以解析出它們經(jīng)過(guò)的海床結(jié)構(gòu)。但這樣的調(diào)查耗資不菲，并且氣槍產(chǎn)生的噪聲也會(huì)對(duì)海洋哺乳動(dòng)物產(chǎn)生負(fù)面影響。而這項(xiàng)新研究表明，長(zhǎng)須鯨的聲音或許可以派上用場(chǎng)。
瓦茨拉夫 · 庫(kù)納（Václav Kuna，這項(xiàng)研究的共同作者）是捷克科學(xué)院地球物理研究所的地震學(xué)家，他說(shuō)：“我們又多了一種獲取海床結(jié)構(gòu)信息的方法，這實(shí)在是太棒了。”


圖片來(lái)源：Pixabay
當(dāng)時(shí)庫(kù)納還在美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)，他在俄勒岡州海岸研究地震時(shí)，發(fā)現(xiàn)海底地震儀上的一些讀數(shù)很奇怪。最后，庫(kù)納發(fā)現(xiàn)它們表示的原來(lái)是長(zhǎng)須鯨的聲音。美國(guó)華盛頓大學(xué)的海洋地震學(xué)家埃米莉 · 羅蘭（Emily Roland，并未參與這項(xiàng)研究）說(shuō)，鯨的聲音經(jīng)常出現(xiàn)在這些儀器的記錄中。地震學(xué)家通常不喜歡這些鯨的聲音。但庫(kù)納注意到，有些聲音出現(xiàn)在了海底地震儀上，卻沒(méi)有出現(xiàn)在麥克風(fēng)記錄的音頻上。這表明，這些信號(hào)并非直接來(lái)自鯨；相反，它們是從地殼內(nèi)部反彈回來(lái)的聲波。
要使用鯨的聲音進(jìn)行地殼成像，庫(kù)納首先需要確定鯨的大概位置。為此，他計(jì)算了長(zhǎng)須鯨每次發(fā)聲產(chǎn)生的兩種聲波到達(dá)海底地震儀的時(shí)間 ：第一種是直接到達(dá)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(dá)地震儀。
美國(guó)華盛頓大學(xué)海洋地球物理學(xué)家威廉·威爾科克（William Wilcock，并未參與這項(xiàng)研究）說(shuō)，長(zhǎng)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(lái)說(shuō)，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(lái)源：www.kfeiei.cn
庫(kù)納說(shuō)，這項(xiàng)新技術(shù)也有局限性。與氣槍沖擊波相比，長(zhǎng)須鯨的聲音頻率范圍較窄，因此產(chǎn)生的海床圖像沒(méi)有那么清晰。另外，只有在相對(duì)平坦的海底，我們才能僅用一臺(tái)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(cè)量鯨的聲音對(duì)其他學(xué)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(jì)海底沉積物中的碳儲(chǔ)量；在地震學(xué)中能夠用以精確地確定地震位置和監(jiān)測(cè)斷層等。
“鯨的聲音不僅是免費(fèi)的，而且始終都存在，”庫(kù)納說(shuō)，“如果我們至少能將鯨的聲音作為其他信號(hào)的補(bǔ)充，這將是一場(chǎng)雙贏?！?br> 撰文：斯蒂芬妮·帕帕斯（Stephanie Pappas）
翻譯：龔聰
引進(jìn)來(lái)源：環(huán)球科學(xué)


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