NASA卫星助力，海底神秘面纱逐步揭开，借助SWOT卫星，科学家加速探秘海底世界

本文围绕美国宇航局支持团队利用SWOT卫星绘制详细海底地图展开，介绍了绘制背景、地图的实际用途、卫星工作原理以及带来的新发现，还阐述了SWOT卫星的相关信息和国际合作情况。

长久以来，人类对月球表面的认知程度远超地球海底。然而，如今这种局面正在发生急剧转变。一支由美国宇航局支持的科研团队，借助名为SWOT的开创性卫星，绘制出了前所未有的详细海底地图。这些来自太空的数据犹如一把神奇的钥匙，揭开了隐藏在深海之下的山脉和丘陵的神秘面纱，为研究深海洋流、地壳变化，甚至探寻潜在的矿产热点提供了宝贵的线索。有了这项重大的技术突破，科学家们正争分夺秒地努力，试图完成有史以来最全面的海底地图，从而揭开地球地质和生态那些曾经不为人知的秘密。

这张全球海底特征地图是基于SWOT卫星的海洋高度数据绘制而成的。在地图上，紫色区域代表相对较低的区域，而绿色区域则表示较高的特征，如海山和深海丘陵。厄特沃什是用于创建这些地图的重力数据的测量单位。

一直以来，月球表面的地图比地球海底的地图要详细得多。几十年来，科学家们从未停止过改变这一现状的努力。如今，一个由NASA支持的团队取得了重要进展，发布了迄今为止最详细的海底地图之一。该地图是利用SWOT（地表水和海洋地形）卫星的数据创建的，这颗卫星是NASA和法国航天局CNES（法国国家空间研究中心）的联合任务成果。

虽然配备声纳的船只能够绘制出高精度的海底地图，但截至目前，仅有约25%的海洋以这种方式完成了绘制。为了填补剩余的空白，建立起全球海底的完整视图，研究人员越来越多地将目光投向了卫星数据。

派拉蒙海山位于厄瓜多尔海岸附近，它是某些海洋观测卫星（如SWOT）可以通过其引力对海面的影响来探测的海底特征之一。

高分辨率海底地图在许多实际应用中都具有至关重要的意义。从船舶导航和海底电缆铺设，到危险探测和军事行动支持，都离不开它。NASA总部物理海洋学项目负责人Nadya Vinogradova Shiffer表示：“海底测绘对于现有和新兴的经济机会都起着关键作用，包括稀有矿物海底采矿、优化航线、危险探测和海底作战行动等。”

准确的海底地图对于深入了解影响深海生物的深海洋流和潮汐，以及板块构造等地质过程也具有重要意义。海底山脉被称为海山，其他海底特征（如它们的小表亲深海丘陵）会影响深海热量和营养物质的移动，并能够吸引生命。这些物理特征的影响甚至可以在海洋表面感受到，因为它们对人类社区所依赖的生态系统产生了深远的影响。

此动画展示了根据SWOT数据得出的墨西哥、南美洲和南极半岛附近地区的海底特征。在动画中，紫色区域表示相对于较高区域（如海山，用绿色表示）较低的区域。厄特沃什是用于创建这些地图的重力数据的测量单位。

绘制海底地图并非SWOT任务的主要目标。这颗卫星于2022年12月发射升空，其主要任务是测量地球几乎所有表面的水位，包括海洋、湖泊、水库和河流。研究人员可以利用这些高度差异来创建淡水和海水表面的地形图。这些数据随后可用于评估海冰变化或追踪洪水沿河流动的方式等任务。

加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家戴维·桑德韦尔 (David Sandwell) 表示：“SWOT卫星极大地提升了我们绘制海底地图的能力。”自20世纪90年代以来，他一直致力于使用卫星数据绘制海底地图，并且是负责基于SWOT的海底地图的研究人员之一，该地图于2024年12月发表在《科学》杂志上。

这张海底特征图（例如墨西哥阿卡普尔科西南部的海山）是基于SWOT的海面高度数据绘制而成的。紫色区域表示相对较高的区域（例如海山，用绿色表示）较低的区域。厄特沃什是用于创建这些地图的重力数据的测量单位。

这项研究的作者认为，由于海山和深海丘陵等地质特征的质量比周围环境大，它们会施加稍强的引力，从而在上方的海面上形成微小的可测量凸起。这些微妙的重力特征有助于研究人员预测产生它们的海底特征类型。

通过反复观测——SWOT每21天就能覆盖地球约90%的区域——该卫星足够灵敏，能够以厘米级的精度捕捉到由海底特征引起的海面高度的微小差异。桑德韦尔和他的同事利用一年的SWOT数据，重点关注海山、深海丘陵和水下大陆边缘，即大陆地壳与海洋地壳的交汇处。

以前的海洋观测卫星只能探测到这些海底特征的巨大版本，例如大约3300英尺（1公里）高的海山。而SWOT卫星则可以探测到不到该高度一半的海山，这可能会使已知的海山数量从44000座增加到100000座。这些水下山脉伸入水中，会影响深海洋流，将营养物质集中在斜坡上，吸引生物并在原本贫瘠的海底形成绿洲。

这张印度洋海底特征（如深海丘陵）的地图是基于SWOT卫星的海面高度数据绘制而成的。紫色区域表示相对较高的区域（如深海丘陵，用绿色表示）较低的区域。厄特沃什是用于绘制这些地图的重力数据的测量单位。

SWOT卫星带来的改进视角，让研究人员对地球的地质历史有了更深入的了解。

“深海丘陵是地球上最丰富的地貌，覆盖了大约70%的海底，”斯克里普斯海洋研究所的海洋学家、论文第一作者姚宇说。“这些丘陵只有几公里宽，很难从太空中观察到。我们很惊讶SWOT能如此清晰地看到它们。”

深海丘陵形成平行带状，就像搓衣板上的山脊，板块在这里分开。这些带状的方向和范围可以揭示板块如何随时间移动。深海丘陵还与潮汐和深海洋流相互作用，但研究人员尚未完全了解其中的相互作用方式。

研究人员已经从SWOT测量中提取了几乎所有他们期望找到的海底特征信息。现在，他们正专注于通过计算他们所看到的特征的深度来完善对海底的描绘。这项工作是对国际科学界在2030年前使用船载声纳绘制整个海底地图的努力的补充。“到那时我们无法完成完整的船载测绘，”桑德韦尔说。“但SWOT将帮助我们填补空白，让我们接近实现2030年的目标。”