September 27, 2022

Dari kota-kota di langit hingga kepala pelayan robot, visi futuristik mengisi sejarah PopSci. Dalam Apakah kita sudah sampai? kolom kami memeriksa kemajuan menuju janji kami yang paling ambisius. Baca seri dan jelajahi semua liputan ulang tahun ke 150 kami di sini.

Pada tahun 1984, ahli geologi kelautan akhirnya mendapatkan pandangan sekilas tentang planet kita yang tak terlihat. Setelah mengolah data satelit selama 18 bulan, ahli geofisika di Observatorium Geologi Lamont-Doherty Universitas Columbia, William Haxby, mengungkapkan panorama baru dasar laut yang menakjubkan. Ini adalah pertama kalinya ada orang yang memata-matai gambaran dunia tentang apa yang ada di bawah laut dengan sangat rinci—gunung berapi, pegunungan bawah laut, zona rekahan, dan parit. “Peta dasar laut dunia Haxby mengungkapkan medan yang beragam seperti yang ditemukan di tujuh benua,” jurnalis dan penulis sains Marcia Bartusiak melaporkan untuk edisi Februari tahun itu. Ilmu pengetahuan populer, menangkap kegembiraan gamblang komunitas ilmiah. Pada saat itu, lanskap Mars lebih akrab.

Hampir empat dekade kemudian, permukaan planet yang jauh masih lebih baik dicitrakan daripada dasar laut Bumi. Sementara kemajuan eksponensial dalam kekuatan pemrosesan komputer, kemampuan pencitraan satelit yang jauh lebih luas, dan pengembangan kendaraan bawah air otonom (robotik) yang mampu mencapai bahkan parit laut terdalam telah memajukan eksplorasi laut dalam, peta resolusi tinggi dari hamparan luas planet kita sendiri. kerak yang tersembunyi di bawah jubah berair tetap tidak lengkap. Itu mungkin berubah, dan tidak terlalu cepat dengan perubahan iklim. Dengan perairan laut yang menutupi lebih dari 70 persen permukaan bumi, memiliki gagasan yang lebih jelas tentang bentuk dan komposisi dasar laut akan meningkatkan kemampuan kita untuk memprediksi gelombang badai dalam angin topan, meramalkan jalur tsunami, menghitung pencairan gletser, dan memantau kesulitan laut. habitat yang tunduk pada praktik komersial seperti pengelolaan perikanan dan pengeboran dan penambangan laut dalam.

“Pemetaan dasar laut sangat penting untuk hampir semua hal,” kata Caitlin Adams, Koordinator Operasi di National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Office of Ocean Exploration and Research (OER), “dari keamanan nasional hingga ekonomi biru. [sustainable ocean] inisiatif.”

Sejak Sputnik Rusia turun ke langit pada tahun 1957, jaringan satelit buatan telah menggunakan gelombang elektromagnetik seperti radar dan Lidar untuk memetakan permukaan terestrial dan ekstraterestrial. Tapi radar tradisional bekerja paling baik di topografi kering (seperti Mars, Bulan, dan daratan di Bumi) karena hanya dapat menembus beberapa meter ke dalam air, membatasi jangkauan mata di langit untuk planet yang tergenang air seperti kita. Karena air meredam gelombang elektromagnetik, hanya ada dua cara untuk benar-benar melihat di bawah laut tanpa turun ke dasar laut: sonar, atau suara gema, dan gravimetri, yang mendeteksi anomali gravitasi yang disebabkan oleh objek besar. Dalam kedua kasus tersebut, pengukuran langsung diperlukan—perangkat harus berada di bawah air (sonar) atau setidaknya dekat dengan permukaan (pengukur gravitasi) agar berfungsi, yang berarti hanya dapat dioperasikan dari lambung kapal. Di situlah letak gesekannya. Memetakan 139 juta mil persegi dasar laut Bumi bisa memakan waktu selama 1.000 tahun (perkiraan sangat bervariasi) untuk satu kapal yang terus-menerus melintasi lautan.

See also  Lakukan pemanasan untuk jatuh dan hemat $300 dengan kesepakatan lubang api ini di Amazon

Masukkan satelit. Seperti yang dijelaskan Bartusiak dalam PopSciterobosan 1984 datang dari kombinasi teknik pengukuran satelit baru yang dikenal sebagai pemetaan gravitasi, atau altimetri satelit, dan peningkatan kekuatan pemrosesan komputer, yang memungkinkan tim Haxby di Lamont menghasilkan peta dasar laut baru mereka hanya dalam beberapa tahun.

Bahkan tanpa angin dan ombak, permukaan laut di bumi tidak seperti tangki ikan: tidak akan rata. Permukaan laut bergelombang, samar-samar mengikuti punggung bukit dan retakan di lantai di bawahnya. Itu karena goyangan gravitasi di atas air menjadi terlihat dengan massa sebesar gunung berapi bawah laut, gunung bawah laut (atau gunung bawah laut), dan parit. Satelit yang dilengkapi dengan altimeter sensitif, yang mengukur ketinggian permukaan laut, dapat mendeteksi variasi halus yang disebabkan oleh topografi dasar laut. Misalnya, gunung bawah laut setinggi 1.000 kaki akan menarik air yang cukup untuk membengkakkan permukaan laut sebanyak enam inci. Tapi karena lautan sedikit seperti selimut halus, menyamarkan semua kecuali kontur kasar, pemetaan gravitasi berbasis satelit memiliki keterbatasan fisik. Itu hanya dapat mendeteksi objek berskala besar, dan kemudian hanya mendekati bentuknya. Pada tahun 1984, detail yang sangat indah di peta Haxby berarti bahwa objek terkecil di peta memiliki lebar 20 mil (kira-kira seukuran Gunung Kilimanjaro di Tanzania). Apa pun yang lebih kecil tidak terdeteksi. Sementara ketepatan altimetri satelit telah meningkat secara signifikan dalam dekade-dekade berikutnya, hanya ada begitu banyak selimut yang akan terungkap tentang apa yang ada di bawahnya. Saat ini, resolusi tertinggi yang dapat dicapai satelit altimetri sendiri adalah sekitar 1 mil—atau tujuh kali ukuran Piramida Agung Mesir. Sebaliknya, peta terestrial yang dibuat dari pencitraan satelit bisa sedetail 50 cm per piksel, atau objek seukuran hidran kebakaran. Hanya perangkat sonar, yang dipasang di kapal dan kendaraan bawah air, yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan peta dasar laut beresolusi tinggi.

[Related: Meet the marine geologist mapping the deepest point on Earth]

Pada tahun 1912, ketika Raksasa tenggelam di Atlantik Utara, sonar belum ditemukan. Bencana tersebut mengilhami serangkaian inovasi yang terdengar gema dan dalam waktu kurang dari satu dekade sonar, yang menggunakan proyeksi suara bawah air untuk mengukur jarak, menjadi hal yang biasa tidak hanya untuk navigasi maritim dan peperangan angkatan laut tetapi juga pemetaan dasar laut.

Pada tahun 1957, peneliti Lamont Marie Tharp dan Bruce Heezen menerbitkan peta dasar laut komprehensif pertama dari setiap samudra ketika mereka merilis peta fisiografi Atlantik Utara berbasis sonar. Itu seperti ultrasound kasar dari lautan Bumi.

Dengan mengungkapkan fitur topografi utama dasar laut, beberapa untuk pertama kalinya, seperti Lembah Rift di punggungan tengah samudera, peta tersebut tampaknya menegaskan teori pergeseran benua ilmuwan Jerman Alfred Wegener, yang telah ditolak ketika pertama kali diusulkan pada tahun 1912. Pada akhir 1960-an, dan beberapa peta dasar laut berbasis sonar kemudian, para ilmuwan bumi memiliki cukup bukti untuk melihat bahwa permukaan planet telah retak menjadi lempeng geser, seperti yang diusulkan Wegener, melayang melintasi mantel cair di bawah, menabrak satu sama lain. , atau terpeleset. Peta rinci dasar laut memegang kunci lempeng tektonik. Konsensusnya dulu, dan sekarang, adalah bahwa lebih banyak detail akan mengungkapkan lebih banyak rahasia planet.

See also  Kekeringan mengekspos kapal Perang Dunia II, mayat, 'Stonehenge'

“Ketika kami melihat fitur yang lebih kecil,” kata Shannon Hoy, Koordinator Ekspedisi di NOAA OER, “kami mulai mendapatkan lebih banyak pengetahuan tentang proses geologis dan oseanografi yang mendasari yang memengaruhi dunia kita.” Misalnya, Hoy, yang bekerja dengan kendaraan bawah air otonom (AUV), menunjuk ke ekosistem terumbu karang laut dalam “Million Mounds”, yang pertama kali dipetakan pada tahun 2010-an, yang membentang di sepanjang pesisir Atlantik dari Carolina Selatan hingga Florida. Pada kedalaman 2.000 kaki, karang, yang tumbuh hanya beberapa meter, hidup dalam gelap dan diberi makan oleh Arus Teluk. Ini adalah terumbu karang laut dalam terbesar yang diketahui. Dengan beberapa karang hidup yang berumur 700 ratus tahun, dan ribuan tahun kerangka karang di dasarnya, Million Mounds telah disamakan dengan hutan tua, kaya dengan kehidupan laut. “Anda tidak akan melihatnya dengan data satelit,” catat Hoy.

Teknologi sonar telah berkembang pesat sejak 1950-an dan 60-an. Saat ini, sistem multibeam memproyeksikan gelombang suara berbentuk kipas yang dapat mencapai kedalaman laut lebih dari 6 mil. Pada kedalaman 2–4 mil, yang mewakili hampir 75 persen lautan, sonar multibeam yang dipasang ke lambung kapal dapat memindai petak dasar laut hingga 5 mil sekaligus, memberikan resolusi antara 600–1.200 kaki (semakin dalam suara yang terdengar. , semakin rendah resolusinya)—jauh lebih baik daripada altimetri satelit. Di daerah pantai yang dangkal, dapat mencapai resolusi antara 100–325 kaki. Dan ketika dipasang ke AUV, yang mendekati dasar laut, resolusi 1 meter menjadi mungkin.

Pada tahun 2017, Perserikatan Bangsa-Bangsa mengadakan Konferensi Kelautan perdananya dan mendeklarasikan Dekade Kelautan pada tahun 2020-an, menantang negara-negara dan perusahaan di dunia untuk membalikkan penurunan laut. Di antara 10 tantangan inisiatif global adalah untuk “menciptakan representasi digital dari lautan.” Pada saat PBB mengumumkannya, hanya 6 persen dasar laut Bumi yang telah dipetakan dan didigitalkan menggunakan sonar modern. Tetapi inisiatif baru diumumkan pada konferensi untuk memetakan seluruh dasar laut Bumi pada akhir dekade ini: Dasar Laut 2030, sebuah proyek kolaboratif yang disponsori oleh General Bathymetric Chart of the Oceans, atau GEBCO, dan Nippon Foundation of Japan. Pada Juni 2022, Seabed 2030 melaporkan bahwa 23,4 persen lautan telah dipetakan menggunakan sonar modern—hampir empat kali lipat cakupannya sejak 2017. Seabed 2030 mengumpulkan data suara dari kapal mana pun yang mau berbagi, seperti kapal penelitian NOAA Okeanos Exploreryang memungkinkan peta diisi dengan sangat cepat.

See also  Virus misterius membunuh anjing di Michigan

“Meningkat dari 20 menjadi 23 persen pada tahun lalu terdengar tidak signifikan,” catat Adams, mengutip angka selesai 2021. “Tapi itu lebih dari ukuran Eropa. Setiap tahun, kami memotongnya. ” Tetapi upaya pemetaan ini akan membutuhkan semua kapal yang bisa mereka dapatkan untuk memotong abad yang diperkirakan mengarungi seluruh lautan hingga delapan tahun tersisa dalam dekade ini.

[Related: Jacques Cousteau’s grandson is building a network of ocean floor research stations]

“Kami, sebagai sebuah proyek, tidak memiliki sumber daya untuk keluar dan melakukannya sendiri,” kata Jamie McMichael-Phillips, direktur proyek Seabed 2030. “Kami memiliki sumber daya untuk mengambil apa yang diberikan orang kepada kami dan memakainya sebuah peta.” McMichael-Phillips memuji Seabed 2030 dengan memberikan inspirasi yang “mendorong perusahaan, industri, pemerintah, filantropis, dan ilmuwan untuk pergi keluar dan memetakan lautan.” Seabed 2030 bahkan akan memasok pelaut rekreasi yang memiliki kemampuan sonar dengan perangkat khusus yang menangkap data dari suara, memungkinkan mereka untuk berpartisipasi.

McMichael-Phillips setuju dengan Hoy bahwa detail yang disediakan oleh pemetaan sonar, standar emas untuk memvisualisasikan dasar laut, menawarkan jauh lebih banyak wawasan tentang dunia kita daripada yang bisa dilakukan oleh altimetri satelit. Dia mengutip beberapa contoh, seperti penemuan tahun 2022 oleh pembuat peta Dasar Laut 2030 dari salah satu terumbu karang terbesar di dunia di lepas pantai Tahiti. Terumbu sepanjang 2 mil ditemukan di kedalaman yang dikenal sebagai Twilight Zone yang remang-remang, antara 100–200 kaki.

Namun, peta GEBCO yang tersedia untuk umum—kumpulan garis tipis yang mewakili jangkauan sonar—masih jauh. Sementara McMichael-Phillips tidak mengantisipasi terobosan teknologi apa pun dengan sonar atau satelit yang akan mempercepat pemetaan dasar laut, dia melihat bantuan datang dari kapal permukaan tanpa awak, atau USV, seperti SailDrone NOAA. Memiliki orang di atas kapal, katanya, adalah salah satu faktor yang paling membatasi, tidak hanya membebaninya tetapi juga membutuhkan sering berhenti untuk pasokan dan untuk menghindari kondisi berbahaya. “Saya mantan surveyor hidrografi Angkatan Laut Kerajaan. Saya menghabiskan banyak waktu untuk beroperasi di Samudra Selatan dalam beberapa kondisi yang cukup tidak bersahabat,” kata McMichael-Phillips. “Jadi dengan menempuh rute tanpa awak, Anda menghilangkan batasan itu.”

Hoy tidak akan mengatakan apakah dia pikir proyek Seabed 2030 akan memenuhi tujuannya. “Kapal relatif kecil,” katanya, “dan lautnya sangat besar.” Namun dia memuji Seabed 2030 dengan mendorong berbagi data yang belum pernah terjadi sebelumnya dan kolaborasi antar organisasi, menciptakan momentum yang akan membuat peta dunia dapat dicapai.

Apakah 2030 realistis, 2020-an mungkin terbukti menjadi dekade di mana gambar terkaya dan teraneh dari kontur Bumi yang hilang dan tidak dikenal akan bersatu, seperti pengungkapan lambat dari dunia asing yang jauh berseri-seri melintasi eter yang keruh. “Peta pengukuran langsung lautan kita yang lengkap,” kata Hoy, “akan benar-benar mengubah wajah dari apa yang kita ketahui.”