Две подлодки уже разрушились. На дне океана нашли тысячи опасных объектов

• Планета Океан
• Амбициозные цели
• Убийцы субмарин
• Тысячи новых вулканов

Батиметрическое изображение Марианской вулканической дуги, построенное по данным гидролокации

Детальная карта дна Мирового океана готова на 25 процентов, объявили на ассамблее Международной гидрографической организации в Монако. Ученые в том числе обозначили местоположение более 19 тысяч подводных вулканов, которые содержат залежи ценных металлов, но представляют смертельную опасность для подводных лодок.

Планета Океан

Океаны покрывают около двух третей планеты, но специалисты часто говорят, что поверхность Марса изучена лучше, чем морское дно. И это чистая правда. Картирование морского дна — дорогостоящая и технологически трудоемкая процедура. Однако ее результаты чрезвычайно востребованы. Подробные батиметрические карты — аналоги топографических карт суши — необходимы для безопасного морского судоходства, прокладки подводных кабелей и трубопроводов, климатических прогнозов, освоения ресурсов Мирового океана. Ученые используют их при моделировании океанских течений и волн цунами, изучении подводных экосистем, в геологических, геофизических и других исследованиях.

Первую весьма приблизительную физико-географическую карту океана построили в 1950-х. Съемку подводного рельефа проводили методом гидролокации: простейший однолучевой эхолот оценивал глубину по времени прохождения волнового сигнала, отраженного от морского дна. Тогда в осевой части Атлантического океана обнаружили вулканический хребет, образовавшийся при излиянии лавы в месте раздвижения литосферных плит. Это стало одним из подтверждений теории дрейфа континентов.

В 1970-х стали доступны более производительные многолучевые гидролокаторы, испускающие веерный сигнал. Такие приборы установили на научно-исследовательские и некоторые гражданские суда. Это несколько ускорило процесс изучения морского дна, но он все равно был очень долгим: съемка охватывала только узкую полосу вдоль маршрута движения корабля.

Художественное изображение процесса батиметрической съемки. Многолучевой гидролокатор, установленный на исследовательском судне, посылает звуковые волны, которые отражаются от неровностей морского дна

Сегодня в распоряжении гидрографов целый арсенал технических средств — от авиационных приборов лазерной визуализации (лидаров) до дистанционно управляемых подводных аппаратов, способных погружаться на большие глубины. Правда, все они выполняют вспомогательные функции, а главную роль по-прежнему играет гидролокация.

Ученые подсчитали: чтобы провести площадную съемку всего дна океана с разрешением 100 метров, потребуются десятки лет и тысячи рейсов специализированных геофизических судов, оснащенных гидроакустическими установками типа сонар (от англ. sonar, аббр. SOund Navigation And Ranging).

Батиметрический профиль, составленный по итогам одной из экспедиций Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), проведенных в Атлантическом океане в 2021 году. Серо-голубым показана площадь, закартированная ранее

Амбициозные цели

К середине 2010-х на карту нанесли лишь 19 процентов от общей площади океанского дна, а детальная съемка охватывала не более шести процентов. Чтобы исправить ситуацию, японский благотворительный фонд Nippon Foundation и межправительственная некоммерческая организация GEBCO, занимающаяся батиметрией океана, в 2016-м запустили проект «Морское дно — 2030» (Seabed 2030).

Целью объявили создание к 2030-му всеобъемлющей и общедоступной карты Мирового океана на базе глобальной батиметрической сетки GEBCO. Инициаторы призвали исследовательские институты, государственные учреждения и частные компании делиться гидрографическими данными.

Области глобального морского дна, нанесенные на карту до 2021 года включительно (серым) и добавленные в 2022-м (красным)

Правительства нескольких стран откликнулись на этот призыв. Кроме того, в 2017-м проект получил статус совместной программы Международной гидрографической организации (МГО) и Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО. В том же году Генеральная Ассамблея ООН провозгласила разработку всеобъемлющей карты океана ключевой задачей Десятилетия океана (2021-2030).

Благодаря глобальному партнерству за шесть лет, прошедших после старта проекта, на карту нанесли дополнительно 90 миллионов квадратных километров батиметрических данных. Сегодня детальная съемка покрывает уже 25 процентов дна океана. Но три четверти площади остаются белым пятном. Проблемы связаны с технологическими ограничениями, особенно при изучении глубоководных участков, и высокой стоимостью картографических экспедиций.

По замыслу организаторов основным источником информации должны стать сотни тысяч судов самого разного назначения (от гигантских контейнеровозов до рыболовецких катеров и частных яхт), оснащенных бортовыми эхолотами. Эксперты подсчитали: если хотя бы 200 кораблей будут работать в проекте постоянно, цели удастся достигнуть в срок.

«Каждый, кто связан с океаном, может до конца десятилетия сыграть важную роль в составлении карты всего морского дна», — говорится в заявлении ассамблеи Международной гидрографической организации.

Карта рельефа дна Тихого океана

Убийцы субмарин

Существенно ускорить процесс картирования морского дна могли бы дистанционные методы зондирования. Но космические сканеры и радары, которые успешно используют для составления детальных карт суши, не в состоянии проникнуть сквозь толщу воды.

В последние годы в батиметрии начали применять метод спутниковой радиометрии, основанный на отслеживании небольших локальных изменений уровня моря. Ученые установили, что над хребтами и подводными горами он несколько выше, чем над впадинами и абиссальными равнинами. Эта разница, называемая вертикальным гравитационным градиентом (ВГГ), косвенным образом отражает неровности дна.

Спутниковая альтиметрия на основе ВГГ значительно превосходит гидролокацию по производительности, но для площадной съемки не подходит, поскольку обнаруживает только объекты высотой несколько километров. Тем не менее ее успешно применяют для нанесения на карту крупных подводных гор, представляющих серьезную опасность для подводных лодок.

Известно как минимум о двух случаях столкновения субмарин США с подобными объектами. В октябре 2021-го атомная подлодка USS Connecticut в Южно-Китайском море врезалась в не отмеченную на карте гору на глубине около 400 метров. Ядерный реактор не пострадал, но несколько членов экипажа получили травмы.

Расположение подводных гор в Южно-Китайском море

В январе 2005-го ударная подводная лодка USS San Francisco налетела на подводный пик, когда двигалась на глубине около 160 метров в районе острова Гуам в Тихом океане.

Спутниковые данные используют также для поисков полезных ископаемых на дне моря — склоны подводных хребтов нередко содержат значительные запасы полиметаллов, марганца, кобальта и редкоземельных элементов.

Поврежденная подлодка USS San Francisco в доке военно-морской базы США на острове Гуам

Тысячи новых вулканов

Недавно ученые из США и Южной Кореи под руководством Джули Геворгян из Океанографического института Скриппса в Калифорнии разработали алгоритм повышения точности спутниковых наблюдений. В качестве исходных данных взяли наблюдения CryoSat-2 Европейского космического агентства и SARAL — совместной альтиметрической миссии Индийской организации космических исследований (ISRO) и Национального центра космических исследований Франции (CNES).

Такой подход помог выявить 19 325 неизвестных ранее подводных вулканов. Самый маленький из них — высотой всего 421 метр, а большинство — от 700 до 2500 метров. До этого в глобальном каталоге подводных гор числилось 24 643 объекта. Теперь их количество практически удвоилось. Всего же, по оценкам исследователей, в мире может быть около 55 тысяч подводных пиков выше 2500 метров.

Новый алгоритм обработки спутниковых данных дает возможность обнаруживать и более мелкие формы подводного рельефа с точностью до 270 метров. А также составлять карты ВГГ, не уступающие по точности результатам гидролокационных наблюдений.

Точность картирования подводных гор с использованием спутниковых данных (слева) в сравнении с гидролокатором (справа)

Авторы надеются, что в ближайшем будущем такие карты станут основой для многих научных построений.