我们对月球的测绘比对我们自己海底的测绘更为详尽，但美国宇航局的 SWOT 卫星让我们向前迈进了一步。利用海平面高度的微小变化来揭示水下特征，研究人员绘制出了广阔的、此前从未被发现的海底区域，其细节之丰富前所未有。

这张全球海底特征地图基于 SWOT 卫星的海平面数据绘制。紫色区域表示与绿色区域相比地势较高的区域（例如海山和深海丘陵）地势较低的区域。厄特沃什（Eötvös）是用于绘制这些地图的重力数据的计量单位。图片来源：NASA 地球观测站

这些新地图揭示了成千上万座未知的水下山脉和丘陵，它们塑造了深海生态系统，并为地球的地质历史提供了线索。凭借这一突破，科学家们正在迅速绘制出完整的海底地图，这比仅靠声纳测绘所能达到的目标提前了几十年。

我们拥有的月球表面地图比地球海底地图更详细。几十年来，科学家们一直致力于改变这种现状。如今，由美国国家航空航天局（NASA）支持的研究团队取得了重大进展，利用SWOT（地表水和海洋地形）卫星的数据，绘制了迄今为止最详细的海底地图之一。

准确绘制海底地图至关重要，原因有很多：从安全航行和铺设水下通信电缆，到了解深海洋流、潮汐以及板块构造等地质活动。海底特征，例如水下山脉（海山）和被称为深海丘陵的较小构造，有助于控制热量和营养物质在深海中的流动，从而为海洋生物的生存创造条件。

这张海底特征地图，例如墨西哥阿卡普尔科西南部的海山，基于 SWOT 的海面高度数据绘制而成。紫色表示相对于海山等较高区域（绿色表示）而言较低的区域。

尽管配备声纳的船只可以捕捉到非常详细的海底图像，但目前只有约25%的海洋被以这种方式绘制过。为了构建更完整的海洋图景，研究人员越来越多地转向使用卫星。

由于海山和深海丘陵等地质特征的质量比周围环境更大，它们会施加略强的引力，从而在其上方的海面上形成微小且可测量的凸起。这些细微的重力特征有助于研究人员预测形成这些凸起的海底特征类型。

SWOT 是由美国国家航空航天局 (NASA) 和法国国家空间研究中心 (CNES) 合作开展的一项研究，每 21 天覆盖全球约 90% 的地区。通过反复观测，该卫星灵敏度足以捕捉到这些由地貌特征引起的海面高度的细微差异，精度可达厘米级。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) 和他的同事利用一年的 SWOT 数据，重点研究了海山、深海丘陵以及大陆地壳与海洋地壳交汇处的水下大陆边缘。

他们的测绘成果在全球地图（顶部）以及上下详细视图中清晰可见。重力降低的区域（紫色）与海底洼地相关，而重力增加的区域（绿色）则表示更大、更高地貌的位置。

这张印度洋海底特征（例如深海丘陵）的地图基于 SWOT 卫星的海面高度数据绘制。紫色表示相对于深海丘陵等较高区域（绿色）而言较低的区域。

此前的海洋观测卫星已经探测到类似海底特征的巨大版本，例如高度超过约1公里（3300英尺）的海山。SWOT卫星可以探测到不到该高度一半的海山，这有可能使已知海山的数量从4.4万座增加到10万座。这些水下山脉伸入水中，影响着深海洋流。这会使营养物质沿着它们的斜坡聚集，吸引生物，并在原本贫瘠的海底形成绿洲。

“SWOT卫星极大地提升了我们绘制海底地图的能力，”桑德韦尔说。自20世纪90年代以来，桑德韦尔一直利用卫星数据绘制海底地图，并且是负责绘制基于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。

SWOT 的改进视角也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道。“这些丘陵只有几公里宽，很难从太空观测到。我们很惊讶SWOT能如此清晰地观测到它们。”

深海丘陵形成于平行的带状结构，如同搓衣板上的脊线，由板块向外扩展。这些带状结构的方向和范围可以揭示板块随时间推移的运动轨迹。深海丘陵还与潮汐和深海洋流相互作用，但研究人员目前尚不完全清楚。

研究人员几乎提取了所有他们预计在SWOT测量中能找到的海底特征信息。现在，他们正专注于通过计算观测到的特征深度来完善他们对海底的描绘。这项工作是对国际科学界在2030年前利用船载声纳绘制整个海底地图的努力的补充。“到那时，我们无法完成全部的船载测绘工作，”桑德韦尔说。“但SWOT将帮助我们填补这一空白，使我们更接近实现2030年的目标。”

美国宇航局地球观测站地图由 Michala Garrison 绘制，采用 Yu， Y. 等人（2024 年）提供的 SWOT 数据。视频由美国宇航局科学可视化工作室制作。故事由喷气推进实验室的 Jane Lee 撰写，并根据地球观测站进行了改编。

编译自/scitechdaily