Kiedy myślimy o Rowie Mariańskim, zwykle wyobrażamy sobie ciemność, ogromne ciśnienie i niemal całkowitą pustkę. To w końcu najgłębszy znany punkt oceanów na Ziemi. Jednak gdy naukowcy umieścili hydrofon – podwodny odpowiednik mikrofonu – w Challenger Deep, najgłębszej części Rowu Mariańskiego, odkryli coś zaskakującego. Zamiast ciszy usłyszeli prawdziwą symfonię dźwięków.
Były wśród nich odgłosy odległych sztormów, sygnały związane z trzęsieniami ziemi, głosy wielorybów, a nawet hałas statków znajdujących się setki kilometrów dalej. Okazało się, że najgłębszy zakątek naszej planety jest znacznie bardziej „głośny”, niż mogłoby się wydawać.
Dlaczego dźwięk w oceanie podróżuje tak daleko?
W powietrzu dźwięk rozchodzi się z prędkością około 340 metrów na sekundę. W wodzie jest znacznie szybszy – około 1500 metrów na sekundę. To niemal cztery i pół razy więcej.
Ale nie tylko prędkość ma znaczenie. Ocean posiada wyjątkową właściwość: może działać jak gigantyczny przewód dla fal akustycznych. W określonych warunkach dźwięki potrafią przemieszczać się na odległość wielu tysięcy kilometrów przy stosunkowo niewielkiej utracie energii.
Kluczową rolę odgrywa tutaj tak zwany kanał SOFAR (Sound Fixing and Ranging). Jest to warstwa oceanu występująca zwykle na głębokości od około 600 do 1200 metrów, gdzie prędkość rozchodzenia się dźwięku osiąga minimum. Fale akustyczne są w tej strefie niejako „uwięzione” i mogą podróżować przez ocean niczym światło w światłowodzie.
Dzięki temu hydrofon umieszczony w Rowie Mariańskim może rejestrować zdarzenia zachodzące bardzo daleko od miejsca pomiaru.
Tajfuny słyszalne z dużej odległości
Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć były niskoczęstotliwościowe pomruki pochodzące od fal oceanicznych generowanych przez odległe tajfuny. Choć sztorm może szaleć setki, a nawet tysiące kilometrów od miejsca pomiaru, energia przez niego wytwarzana rozchodzi się przez ocean i dociera do hydrofonów. W efekcie naukowcy mogą dosłownie „usłyszeć” pogodę z bardzo odległych rejonów Pacyfiku.
To pokazuje, jak bardzo połączony jest świat oceanów. Zjawiska zachodzące w jednym miejscu mogą pozostawiać akustyczny ślad wykrywalny na ogromnych odległościach.
Dziwny dźwięk z głębin rodem z filmu science fiction
Wśród wszystkich zarejestrowanych sygnałów szczególną uwagę badaczy przyciągnął tajemniczy dźwięk nazwany „biotwang”.
Brzmiał jak połączenie jęku, metalicznego rezonansu i efektu dźwiękowego z filmu science fiction. Na spektrogramach – wykresach pokazujących częstotliwości dźwięku – sygnał zaczynał się od niskich tonów, a następnie przechodził w znacznie wyższe częstotliwości.
Przez długi czas nie było wiadomo, co go powoduje. Dopiero porównanie nagrań z bazami danych dźwięków zwierząt morskich pozwoliło rozwiązać zagadkę. Autorem tego niezwykłego „koncertu” okazał się płetwal Bryde’a, jeden z mniej poznanych gatunków wielorybów.
Odkrycie pokazało, że repertuar wokalny tych zwierząt jest znacznie bardziej złożony, niż przypuszczano. W środowisku, gdzie widoczność jest ograniczona lub wręcz zerowa, dźwięk staje się podstawowym sposobem komunikacji.
Gdy geologia zaczyna mówić
Dla geologów i geofizyków równie interesujące jak głosy wielorybów są odgłosy samej Ziemi.
Rów Mariański znajduje się w strefie subdukcji – miejscu, gdzie jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą. W tym przypadku płyta pacyficzna zanurza się pod płytę Morza Filipińskiego. Proces ten nie przebiega jednak bezgłośnie. Powstają liczne drgania i naprężenia generujące fale sejsmiczne. Część energii tych fal przechodzi do wody i może być rejestrowana przez hydrofony jako sygnały akustyczne.
W praktyce oznacza to, że urządzenia nasłuchujące oceanów mogą jednocześnie śledzić aktywność biologiczną i procesy zachodzące we wnętrzu Ziemi.
Ocean jako naturalny generator danych geofizycznych
Nie wszystkie sygnały pochodzą od zwierząt czy trzęsień ziemi. Znaczną część akustycznego tła tworzą mikrosejsmy – bardzo słabe, ciągłe drgania skorupy ziemskiej. Powstają one między innymi wtedy, gdy fale oceaniczne oddziałują ze sobą na powierzchni morza.
Choć są praktycznie niewyczuwalne dla człowieka, współczesne instrumenty rejestrują je bez problemu. Analiza mikrosejsmów pozwala badaczom poznawać budowę skorupy ziemskiej, badać właściwości skał oraz monitorować procesy zachodzące pod powierzchnią planety. Można powiedzieć, że ocean nieustannie prowadzi własny eksperyment geofizyczny, generując ogromne ilości informacji o Ziemi.
Nawet tutaj słychać człowieka
W najgłębszym miejscu oceanu naukowcy regularnie rejestrują hałas generowany przez statki. Dźwięki pochodzące od silników i śrub napędowych rozchodzą się bardzo skutecznie i docierają nawet do ekstremalnych głębin.
Problem polega na tym, że wiele gatunków waleni wykorzystuje podobne częstotliwości do komunikacji. Rosnące zanieczyszczenie akustyczne oceanów może więc utrudniać zwierzętom odnajdywanie partnerów, komunikację czy orientację przestrzenną. Okazuje się, że wpływ człowieka dociera znacznie dalej, niż jesteśmy w stanie zobaczyć.
Im głębiej, tym więcej można usłyszeć
Przez większość historii badań oceanów naukowcy polegali przede wszystkim na tym, co można było zobaczyć. Kamery, batyskafy i roboty podwodne dostarczyły ogromnej wiedzy, ale mają swoje ograniczenia.
W głębinach, gdzie światło praktycznie nie istnieje, coraz większego znaczenia nabiera akustyka. To właśnie dzięki dźwiękom możemy śledzić migracje zwierząt, monitorować aktywność sejsmiczną, obserwować sztormy, a nawet badać strukturę skorupy ziemskiej.
Paradoksalnie więc w miejscu, gdzie niemal nic nie widać, można usłyszeć zaskakująco wiele. Najgłębsze obszary naszej planety wciąż skrywają tajemnice, których dopiero zaczynamy… słuchać.
