Vad som ligger under

Jordskorpan som ligger under miles av havet är i konstant rörelse och skiftar omärkligt varje sekund. Men seismologerna som spårar dem har varit tvungna att förlita sig på ett undersökningsschema som dikteras av kalendern, snarare än klockan.

Deras rutin har inte förändrats på decennier: De klättrar regelbundet ombord på forskningsfartyg som kör till offshore-platser när vädret tillåter, släpper en serie sensorer och återvänder veckor eller månader senare för att hämta de registrerade uppgifterna.

Det grundläggande problemet med sådana insamlingsmetoder är dock att det förhindrar all realtidsanalys och ofta lämnar marina seismologer i mörkret när aktuella händelser utspelar sig. Men dessa dagar kan förändras. Sammanflödet av framsteg inom sensorteknologi, fiberoptisk kommunikation och programvara som hanterar den känsliga balansen av undervattensinstrumentering har gjort permanenta havsobservatorier till verklighet.

Prototyper är i drift nu utanför USA:s och Japans kuster.

Med ny uppmärksamhet på sina ansträngningar som ett resultat av förödelsen som orsakats av den sydasiatiska tsunamin, varnar oceanografer och seismologer för att förmågan att förutse jordbävnings- och tsunamirisken förblir ett avlägset mål. Men förvärvet av realtidsdata från de till stor del ostuderade delarna av jordskorpan under världshaven kommer att ge en heltäckande bild av undervattensseismisk aktivitet som aldrig har skådats.

Förändringen i havsvetenskapen som kommer att bli resultatet av den nya kunskapen, säger forskare, kommer att vara inget annat än tektonisk.

Den nya informationen kommer att vara lika grundläggande för att studera havet som satelliter var för att studera jorden, säger Frank Rack, chef för havsborrprogram för Joint Oceanographic Institutions (JOI), ett forskningskonsortium baserat i Washington, D.C.

JOI, som grundades 1976, är en ideell förening av 20 akademiska institutioner som samarbetar kring forskning inom marin geologi, geofysik och oceanografi.

Fram till nyligen har marina seismologer varit tvungna att avstå från de forskningsfördelar som de permanenta observatorier som deras landbaserade motsvarigheter tillerkänns. Fartygsbaserad övervakning är till sin natur tillfällig. Att studera de långsiktiga fysiska, kemiska och biologiska förändringarna som äger rum i havet kräver en etablerad bas på och under havsbotten.

JOI:s havsborrningsprogram har hjälpt till att fylla luckan och skapat 20 seismiska och hydrologiska havsbaserade observatorier, enligt Rack. Genom att tunnla tusentals meter under havsbotten och fylla de 10 till 30 tum breda borrhålen med mätanordningar som detekterar rörelse, tryck och temperatur, kunde forskarna förbättra kvaliteten på den registrerade signalen.

Det är en tystare miljö för seismometrar, borta från störningar som orsakas av vind- och vattenströmmar och kan upptäcka mer subtila händelser, säger Rack.

Men observatorierna är fortfarande beroende av batterikraft och kräver fjärrstyrda fordon för att hämta data. Det lämnar fortfarande vetenskapsmän och forskare med en bekymmersam klyfta mellan händelsernas händelser och upptäckten av dem.

Ett bättre svar kan ligga i ansträngningar att koppla samman studiet av marin seismologi och annan geovetenskap med trådlösa och optiska nätverk, som har godkänts av National Science Foundation (NSF). Byrån har tilldelat 250 miljoner dollar under de kommande fem åren för ett ambitiöst försök att utveckla ett nätverk av havsbottenobservatorier, kallat Ocean Research Interactive Observatory Networks (ORION)

En av de mest utmanande aspekterna av ORION-programmet är att hantera strömmarna av realtidsdata som det kommer att generera från tusentals instrument, säger John Orcutt, biträdande chef för Scripps Institution of Oceanography och en ledande forskare inom mellanvaran som kommer att hantera ORION. systemet.

Vanligtvis inom geofysik ställer man upp instrument för att göra en mätning och registrerar resultaten, eller så ringer man upp en telefonlinje och laddar ner data då och då, säger Orcutt. Men nu kan vi skapa ett datanät av sensorer som alla vidarebefordrar sina data till systemet.

Det knepiga är att interagera intelligent med sensorerna. Det är något som inte har gjorts mycket. Vi använder det för seismologi, men det är tillämpligt på meteorologi, oceanografi - alla möjliga områden där du använder instrument på distans.

Medan NSF-bidraget täcker grundforskning, påpekade Orcutt att potentiella kommersiella tillämpningar kan inkludera trafikkontroll, med sensorer som är begravda under vägar som kan ge intelligenta vägbeskrivningar till förare.

Till och med NASA, som måste fjärrstyra många instrument, har inte behövt brottas med någonting i denna skala, säger Alan Chave, senior forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution.

Chave säger att ett paradigmskifte för studier av hav och marin seismologi är på väg, även om det inte kommer att ske i hans generation, eller kanske ens nästa.

Framgång representerar mycket mer än bara en inkrementell förändring, håller Orcutt med om de framsteg som ORION kan medföra. Det representerar en förändring i oceanografin.

Dölj