Ми досі знаємо дивовижно мало про глибоководне дно Землі — детально картографовано лише невеликий його відсоток. Поверхня Місяця досліджена набагато краще, ніж дно світового океану. Кораблі з ехолотами можуть вимірювати глибину з високою точністю, але час роботи суден коштує дорого, швидкість руху обмежена, а між маршрутами залишаються великі прогалини. Супутники, натомість, здатні регулярно спостерігати майже всю планету. Місія Surface Water and Ocean Topography (SWOT) — спільний проєкт NASA і CNES — охоплює близько 90% поверхневих вод Землі кожні 21 день між 78° північної та 78° південної широти. До недавнього часу ці спостереження не враховували дрібні деталі, важливі для геології та фізики океану. Проте нещодавно команда, яку підтримує NASA, оприлюднила одне з найдетальніших картографічних досліджень океанічного дна. Їхнє нове дослідження демонструє, наскільки потужними можуть бути регулярні супутникові вимірювання, якщо поєднати їх із точними фізичними моделями. Як SWOT створив карту океанічного дна Використовуючи дані SWOT із квітня 2023 по липень 2024 року, дослідники створили карту глибинних океанічних структур, які раніше були майже невидимі. Супутник вимірює висоту поверхні океану в двох вимірах за допомогою радарної інтерферометрії, що дозволяє побачити найменші хвилі та западини. Підводні хребти та вулкани мають більшу масу, ніж навколишнє морське дно, а отже — створюють сильніше гравітаційне тяжіння. Ця додаткова сила піднімає рівень моря над ними всього на кілька міліметрів (0,5–7 мм). SWOT може вимірювати висоту поверхні океану з точністю до сантиметра, тож навіть такі мікроскопічні зміни стають помітними. Науковці шукають закономірності у «зморшках» поверхні моря, адже вони часто відображають структуру дна під ними. Таким чином, SWOT фактично «читає» поверхню океану, щоб зрозуміти, що приховано внизу. Від висоти до гравітаційних меж Дослідники перетворили ці дані про висоту у карту вертикального гравітаційного градієнта. Цей показник допомагає визначати різкі зміни у гравітаційному полі, які зазвичай вказують на кордони плит, хребти чи підводні гори. Такий підхід дозволяє підкреслити дрібномасштабні структури, залишаючи великі тенденції у тіні. Протягом останніх тридцяти років супутникові карти гравітації мали роздільну здатність приблизно 12–16 км, залишаючи дрібні особливості невидимими. Тепер SWOT може виявляти об’єкти розміром до 8 км, що перетворює тьмяні сигнали на чіткі контури і заповнює прогалини, де ніколи не проводилися морські експедиції. Абісальні пагорби та підводні вулкани Абісальні пагорби покривають величезні площі океанічного дна. Вони утворюються там, де тектонічні плити розходяться, а нова кора охолоджується та тріскається. У районах, де проводилися суднові дослідження, учені можуть відстежити їхню орієнтацію та відстань між ними. Тепер, завдяки новій глобальній карті, можна простежити ці структури через цілі океанічні басейни та побачити, як вони змінюються з регіону в регіон. Такі узори фіксують напрям і швидкість руху плит протягом мільйонів років. Чіткіше розуміння цих моделей дозволить геологам уточнити історію плитотектоніки та перевірити, як зміни швидкості розходження впливали на формування хребтів, розломів і вулканічних ланцюгів. SWOT також дозволяє виявляти підводні вулкани (сімаунти) менші ніж 0,5 км заввишки — це удвічі краще, ніж попередні супутники. Оскільки дрібних сімаунтів набагато більше, ніж великих, глобальна карта вулканів значно розшириться. Це має велике значення як для науки, так і для практики — наприклад, під час прокладання підводних кабелів або планування інфраструктури. На континентальних окраїнах, де мілководні шельфи різко переходять у глибину, товсті шари осаду часто приховують давні розломи та русла річок. Завдяки SWOT тепер можна побачити підводні каньйони й навіть сліди старих тектонічних структур, що допомагає зрозуміти, як континенти розтягувалися, руйнувалися чи зіштовхувалися до того, як осад поховав ці свідчення. Чому важливо картографувати морське дно Рельєф океанічного дна впливає на глибинні течії, створює внутрішні припливи — хвилі, які рухаються всередині океану, а не на його поверхні. Вони змішують водні маси, переносять тепло та вуглець, а також впливають на моделі клімату. Чим точніше моделі знають, де дно шорстке або гладке, тим реалістичніше вони можуть передавати процеси океанічного обміну. Покращені карти гравітації також допомагають у навігації, плануванні підводних трубопроводів і кабелів, а також у прогнозуванні цунамі та землетрусів. Навіть рибальство отримує користь, адже сімаунти та каньйони концентрують поживні речовини й морське життя, створюючи біологічно багаті зони. Супутники не замінять кораблі з ехолотами — саме вони забезпечують найточніші вимірювання глибини й слугують опорними точками для всіх батиметричних карт. SWOT лише заповнює прогалини між маршрутами суден, підказуючи, де варто шукати нові цінні об’єкти. З кожним циклом у 21 день SWOT накопичує нові дані, зменшуючи шум і роблячи видимими ще дрібніші деталі. Науковці можуть поєднувати супутникову інформацію про гравітацію з наявними вимірами глибини, використовуючи сучасні статистичні та машинні алгоритми, щоб створити оновлену глобальну карту океанічного дна. Уся ця робота ґрунтується на простій фізиці: масивні структури під поверхнею посилюють гравітацію, а вона, своєю чергою, піднімає рівень моря на крихітну величину. Вимірявши ці зміни з великою точністю, учені отримують чіткий «портрет» рельєфу дна — його гребенів, западин і гір. Після лише одного року спостережень SWOT вже показав, скільки прихованих структур лежало поза межами наших знань. Хоча океани покривають більшість планети, їхнє дно залишається невидимим. Тепер, «читаючи» навіть найменші нахили поверхні моря, науковці можуть створити повнішу карту невидимого світу під хвилями. Результатом стала найчіткіша на сьогодні картина абісальних пагорбів, що відображають рух плит, компактних вулканів, які розширюють геологічну хроніку, та каньйонів, що позначають межу між континентами й океанічною глибиною. Повне дослідження опубліковано в журналі Science.