Вчені відстежили мільярди мігруючих океанських тварин за допомогою гігантського космічного лазера

Звучить як підступний план лиходія з фільмів про Джеймса Бонда. Орбітальний супутник з дещо зловісною назвою CALIPSO спрямовує лазери в океани Землі. Якщо кіно нас чогось і навчило, так це того, що далі йде повідомлення з вимогою викупу для світових лідерів, яке обіцяє якусь фатальну аварію, якщо вони не заплатять здирницький викуп, щоб зупинити її. Ну, це не зовсім так. Насправді супутник CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations) дійсно працює на орбіті Землі з 2006 року і дійсно посилає з космосу постійні серії лазерних променів.

• Потужність космічного лідару
• Вихід на новий рівень

Але не для того, щоб закип’ятити світовий океан чи викликати якусь руйнівну приливну хвилю, яку може зупинити лише Деніел Крейг. Замість цього супутник – робота НАСА і французького космічного агентства, Національного центру космічних досліджень (CNES) – використовується вченими для проведення безпрецедентного, десятирічного дослідження найбільшої в світі міграції тварин. Яка, як зазначає Майк Беренфельд, керівник проекту, старший науковий співробітник і професор Університету штату Орегон, відбувається в океані.

“Міграція складається з незліченної кількості зоопланктону, який є морськими тваринами, що складаються з кальмарів, дрібної риби і тому подібного”, – сказав Беренфельд в інтерв’ю Digital Trends. “Вдень вони ховаються в темному, глибокому океані, щоб уникнути візуальних хижаків. Потім щоночі вони випливають на поверхню, щоб харчуватися фітопланктоном (читай: мікроскопічними морськими водоростями, які забезпечують їжу для морських істот, включаючи китів, креветок, равликів і медуз). Коли сходить сонце, вони знову пливуть до найглибшого океану, щоб сховатися”.

• Космічним силам потрібно готуватися до нової холодної війни на навколоземній орбіті
• Десять років у космосі: Згадуючи десятиріччя досягнень на останньому рубежі
• Підводні оптоволоконні кабелі передачі даних можуть бути перепрофільовані для виявлення землетрусів

Потужність космічного лідару

Ця модель міграції, яка називається добовою вертикальною міграцією, відома науці вже близько 200 років. Кораблі, які використовували сітки для тралення вдень і вночі, спостерігали значно різну кількість планктону в залежності від часу. Під час Другої світової війни військово-морські сили США помітили дивні показання гідролокатора, які спочатку вважали ворожими підводними човнами. Пізніше, за допомогою біологів, вони виявили, що це був результат щільного руху великої кількості морських тварин. Проте раніше ніколи не вдавалося спостерігати ці зміни протягом тривалого часу.

Саме для цього використовується космічний лідар. Лідарна система використовує датчик і серію лазерних імпульсів для вимірювання відбитого світла. Найбільш широко відоме його застосування в безпілотних автомобілях, де він допомагає транспортним засобам створювати тривимірне уявлення про навколишній світ. Проте атмосферний лідар вже десятиліттями використовується для вимірювання атмосферних деталей, таких як аерозольні частинки, кристали льоду, водяна пара тощо. Саме для цього і був розроблений супутник CALIPSO: для вимірювання хмар і аерозолю.

Проте у Беренфельда і його колег була інша ідея. “Ми [використовували його] для того, щоб подивитися на різницю в оптичних властивостях, виміряних інструментом вдень і вночі”, – сказав він. “Ідея полягає в тому, що сигнал розсіювання світла, який ми вимірювали вдень, буде відображати організми, які знаходяться там весь час. Різниця між денним і нічним сигналом полягає в додаванні цих мігруючих тварин”.

Беренфельд зазначає, що багато лідарних систем проводили наземні спостереження, використовуючи системи, встановлені на літаках або вертольотах. У цій якості лідар використовувався для всього – від вивчення танення полярних крижаних шапок до пошуку загублених міст під густим покривом джунглів.

“Але дивитися на океан за допомогою космічного лідара?” – сказав він. “Це зовсім нове. Принадність супутника полягає в тому, що ви отримуєте глобальне покриття, від полюса до полюса, кожні 16 днів. Ви просто не можете наблизитися до цього за допомогою літака, корабля чи будь-якого іншого методу. Саме сила цього глобального покриття дозволила нам зробити щось дуже відмінне від того, що робилося раніше: подивитися на картину цих речей в глобальному масштабі і на те, як вони змінюються скрізь на планеті, з місяця в місяць, протягом десяти років. Іншого способу зробити це немає”.

“Подивитись на закономірність цих речей в глобальному масштабі і на те, як вони змінюються скрізь на планеті, з місяця в місяць, протягом десяти років. Іншого способу це зробити немає”.

Робота команди (опублікована в журналі “Nature”) виявила деякі цікаві факти, наприклад, що тварин, які вертикально мігрують, менше у водах з низьким вмістом поживних речовин і більш прозорих. Проте використання лідара для вимірювання цього біологічного конвеєра тварин з морських глибин може бути цікавим не лише для морських біологів. Він також створює шлях для переміщення фотосинтетично захопленого вуглекислого газу з поверхні до довгострокових резервуарів вуглецю на глибині.

Протягом дня фітопланктон фотосинтезує і поглинає величезну кількість вуглекислого газу. Це сприяє здатності океану поглинати атмосферні парникові гази. Коли його поїдають тварини, які потім випорожнюються на глибині, де він затримується в океані, це запобігає його вивільненню назад в атмосферу. Тому розуміння цього може бути цікавим для моделювальників клімату.

Вихід на новий рівень

Надалі Беренфельд сподівається, що це буде лише підтвердженням концепції для подальшої більш детальної роботи. “Інструмент, який ми використовували для цього дослідження, був

Наприклад, нинішня технологія здатна досліджувати лише верхні 22 метри океану (глибина близько 70 футів). Але, хоча цього достатньо для зйомки хмар з потрібною роздільною здатністю, цього недостатньо для отримання високоякісних даних, яких в ідеалі хотів би досягти Беренфельд.

“Ви можете робити лідарні вимірювання, які мають сантиметрову вертикальну роздільну здатність”, – сказав він. “Для океану було б справді чудово мати щось, що може дати нам інформацію про вертикальну структуру планктону кожні кілька метрів, аж до деяких відносно великих глибин, таких як глибина, на яку проникає сонячне світло. Це було б дивовижно”.

Така технологія існує. Дослідницький центр НАСА в Ленглі продемонстрував, як так званий лідар з високою спектральною роздільною здатністю (HSRL) може бути використаний для океанічних досліджень – хоча це ще не було зроблено за допомогою космічного лідара. Коли це наступне покоління океанічного лазерного сканування відбудеться, Беренфельд дуже схвильований можливостями, які воно відкриє. Зрештою, хто знає, що ми там знайдемо?

Рекомендації редакції

• Ця розумна нова техніка може допомогти нам скласти карту океанського дна – з неба
• Новітня антена Deep Space Network NASA прийматиме лазерні сигнали з Марса
• Google стежить за популяціями тварин за допомогою гігантської мережі камер дикої природи
• NASA моделює хмари на Марсі за допомогою суперкомп’ютера
• Знайомтеся: роботи-першопрохідці, які допоможуть людству колонізувати Марс

Source: digitaltrends.com