4 Minuten
Žemės devynių dienų pulso mįslė
2023 m. pabaigoje mokslininkai susidūrė su neįprastu, pačios Žemės sukeltu signalu: kas 90 sekundžių, devynias iš eilės dienas, Grenlandijos seisminiai jutikliai užfiksuodavo pasikartojantį virpėjimą. Toks reguliarus Žemės drebėjimų pobūdis, iš pirmo žvilgsnio, gali priminti kosminius reiškinius – Marso drebėjimus ar Jupiterio magnetines auroras. Tačiau šis nenutrūkstamas signalas kilo iš gamtinio reiškinio kur kas arčiau mūsų, kuris padėjo atskleisti svarbias įžvalgas apie dinamiškus Žemės procesus ir pažangias stebėjimo technologijas.
Kilmė: Nuo nuošliaužos ir megacunamio iki standing wave – seišos
Pasakojimas prasidėjo Grenlandijos Diksono fiorde, kur įvyko staigi nuošliauža, sukėlusi galingą megacunamį. Šis įvykis ne tik sukėlė milžiniškas bangas, bet ir inicijavo retą reiškinį – „seišą“. Seiša – tai stovinčioji banga, susiformuojanti uždaruose ar iš dalies uždaruose vandens telkiniuose, pavyzdžiui, fiorduose ar ežeruose. Šių bangų virpesiai kartais tęsiasi valandas ar net dienas, ypač esant stipriems seisminiams sukrėtimams, staigiems atmosferos slėgio pokyčiams ar, kaip šiuo atveju, katastrofinei nuošliaužai. Diksono fiordo bangos savo piko metu siekė iki dviejų metrų aukštį.
Išskirtinumu šią situaciją pavertė tai, kad, praėjus pirminiam cunamiui, seišos banga buvo „įkalinta“ fiordo formos ir jį dengusių jūros ledo. Ši užstrigusi energija generavo itin ilgaperiodinius (VLP) seisminius signalus – subtilius, ritmiškus impulsus, kurie glumino geologus ir paskatino platesnius tyrimus.
Iššūkiai aptikime ir pažanga su SWOT palydovu
Ankstyvosios pastangos tiesiogiai nustatyti seišą susidūrė su nemenkais sunkumais. Įprasti palydoviniai altimetrai, riboti pagal stebėjimo intervalus ir aprėptį, nesugebėjo detaliai sekti stovinčios bangos raidos. Dalis bangų aktyvumo įvykdavo šių priemonių stebėjimų tarpais, o matavimų tikslumas už tiesioginio palydovo skrydžio trajektorijos buvo nedidelis.
Lūžis įvyko pradėjus naudoti NASA paviršinio vandens ir vandenynų topografijos (SWOT) palydovą – tarptautinę misiją, skirtą itin detaliam Žemės vandens paviršių žemėlapių sudarymui. SWOT pagrindinis instrumentas, Ka bangos ilgio radarinis interferometras (KaRIn), užtikrino neprilygstamą erdvinę ir laikinę aprėptį, leidusią stebėti anksčiau iš kosmoso sunkiai prieinamas sritis – tokias kaip uždari fiordai.
SWOT pereinant į mokslinį veikimo etapą, jis pradėjo 21 paros orbitinį ciklą 890 kilometrų aukštyje, sistemingai stebėdamas pasaulio vandens telkinius ir nesiderindamas su Saule. Ši unikali orbita sumažino signalų trikdžius, užtikrino didesnį vandens paviršiaus osciliacijų matavimo tikslumą.
Įrodymų gretinimas: duomenys, modeliai ir mokslinis patvirtinimas
Daugiadalykė mokslininkų grupė, vadovaujama dr. Thomaso Monahano iš Oksfordo universiteto, nuodugniai nagrinėjo SWOT surinktus duomenis virš Diksono fiordo kritinėmis 2023 m. rugsėjo ir spalio savaitėmis. Palydoviniai duomenys buvo derinami su seisminiais įrašais bei stebėjimais vietoje, atkuriant fiordo elgesį po nuošliaužos. Jų analizės pagrindu buvo sukurti detalūs modeliai, atskleidę seišos bangos atšokimus tarp ledo ribų ir laipsnišką energijos praradimą.
Ypač svarbu, kad komanda nuosekliai atmetė visas galimas kitų signalų priežastis – nuo vėjo generuojamų bangų iki vietinių atmosferos reiškinių. Oro sąlygų analizė ir atmosferiniai modeliai papildomai pagrindė rezultatus. Kaip pažymima Monahano vadovautoje „Nature Communications“ publikacijoje: „Remiantis seisminio signalo kilme ir nuosekliu kitų dinamiškų reiškinių atmetimu, darome išvadą, kad SWOT duomenyse užfiksuotas kintamumas atitinka lėtai silpstančios seišos būdingus požymius.“
Šis darbas ne tik išsprendė ilgai gluminusią geofizinę mįslę, bet ir tapo svarbiu žingsniu taikant naujos kartos palydovinius nuotolinius tyrimus hidrologijos ir geofizikos srityse.
Reikšmė Žemės stebėsenai ir ateities tyrimams
Seišų ir kitų stovinčiųjų bangų supratimas yra itin aktualus tiek natūralių pavojų vertinimui, tiek aplinkos stebėsenai. Dėl siaurų, ledu dengtų ir dažnai sunkiai pasiekiamų fjordų, palydovinis šių sričių stebėjimas iki šiol buvo didelis iššūkis. Sėkmingas silpstančios seišos aptikimas Diksono fiorde iliustruoja, kaip pažangūs palydoviniai sprendimai, tokie kaip SWOT misija, iš esmės keičia dinamiškų procesų tyrimus panašiuose vandens telkiniuose visame pasaulyje.
„SWOT palydovas iš esmės keičia vandenynų ir uždarų vandens telkinių – tokiose vietose kaip fiordai – stebėjimą“, – pažymėjo Monahanas spaudos pranešime, išryškindamas šių stebėjimų reikšmę mūsų vandens sistemų pažinimui.
Šis atvejis taip pat parodė, kaip katastrofiniai geologiniai įvykiai (pvz., nuošliaužos ir megacunamiai) veikia ilgalaikius vietinius bei globalius geofizinius procesus. Integruodami palydovinius duomenis ir stebėseną vietoje, mokslininkai dabar geriau sugeba aptikti, analizuoti ir prognozuoti šiuos reiškinius, kas gali pagerinti pasiruošimą nelaimėms ir prisidėti prie išsamesnio Žemės sistemos procesų supratimo.
Išvada
Retos seišos aptikimas ir patvirtinimas Grenlandijos Diksono fiorde, sukelto masyvios nuošliaužos ir megacunamio, o nustatyto naudojant pažangias SWOT palydovo technologijas, žymi reikšmingą proveržį Žemės stebėjimo bei geofizinių tyrimų srityje. Šis pasiekimas pabrėžia, kad šiuolaikinės palydovinės technologijos leidžia mokslininkams spręsti įsisenėjusias mįsles, stebėti sudėtingus gamtinius reiškinius ir plėsti mūsų supratimą apie nuolat besikeičiantį pasaulį.
Kommentare