19世紀時石油工人曾經的一大煩惱是 “杆蠟”(抽油杆上所結的蠟垢),因為杆蠟會妨礙他們正常工作,必須不時將它們從杆上清除才能繼續工作。
後來,有藥劑師發現工人們會使用這種“杆蠟”來對灼傷和割傷治療,好奇不已,開始了對這種油膏的研究,並由此發明了凡士林。
是的,就是你知道的那個Vaseline,醫藥用途極廣,幾乎每個藥店都可以買到,這個變廢為寶、“煩惱”變寶藏的故事也隨著產品廣為流傳。
研究海洋地震的科學家其實也遭遇過不少煩惱,其中一項就是各種海洋動物發出的聲音。
而長鬚鯨的“鯨歌”是海洋中最強烈的動物叫聲之一,聲波引起的振動,會極大干擾地震儀的工作。這種動物發出的聲音可以在海水中傳播 1600 公里,聲量達到 189 分貝,甚至與大型船舶產生的噪音一樣大。
海底地震儀經常捕捉到鯨魚重複的“歌曲”,科學家們必須從地震儀的記錄資訊中甄別並刪除這些“歌曲”。
總有人不甘心被已有的定式束縛住思維,不走尋常路。就像當年將杆蠟變成資源一樣,於是,有研究者就提出,檢測到的長鬚鯨“歌聲”,是否可以從“煩惱”變成“寶藏”。
結果真的發現了長鬚鯨“鯨歌”的新用途:
用作確定地殼結構的地震源。
探測海洋地殼的結構需要人工振動源。最常見的振動源是氣槍,它確實有效,但對海洋生物有潛在危害,且並不是隨處可以使用。
海洋地震勘測氣槍等人造儀器產生機械波,科學家們透過捕捉“回聲”即返回的機械波不僅可以用來繪製海底地圖,還可以尋找石油和天然氣資源。
這是因為機械波在傳播到介質改變的區域時會有不同的速度,並在交介面上產生折射、反射等行為,再由儀器接收到帶有這些資訊的“回聲”,透過地球物理反演方法,解譯“回聲”反映波的傳播路徑,從而建構該區域的地下構造情況。
海底地震儀捕捉到的鯨魚“回聲”,是鯨魚發出的聲波穿透海底,並從地下岩層反彈回來的。
尤其長鬚鯨的聲音“響亮”,並且其聲波確實能夠穿透海底,雖然穿透深度不是太深,但是,這些特性已經可以使長鬚鯨的“歌聲”可用於繪製海洋地殼的密度圖了。
研究者分析了 6 首”長鬚鯨的“歌曲”——總共 22 小時的錄音——由位於俄勒岡州海岸附近水下3000米深的地震儀捕獲。透過觀察鯨魚的“歌聲”回聲,可以評估洋殼不同地層在海底 3 公里深處內的緻密程度和厚度。這些發現與之前在同一地區使用氣槍震源分析洋殼的研究相似。
然而,鯨魚的聲音提供的資訊比氣槍要少,氣槍產生的振動可以穿透地下 8 公里。而且由於長鬚鯨叫聲的頻帶較窄且主頻較低,因此該方法提供的解析度低於氣槍調查。如果研究具有更寬頻帶、更高音調的鯨魚發聲,例如抹香鯨的發聲,或許可用於海底沉積物的高解析度研究。
研究人員利用長鬚鯨的“歌聲”進行海底地殼構造和地震研究。圖據日本《新聞週刊》
雖然研究人員說明鯨魚叫聲不能完全取代氣槍,但是,這種方法在海洋的某些部分可能很有價值——比如禁止氣槍巨響干擾海洋生物海洋保護區。
有專家指出,這種方法也可用於指導海底地震儀的佈設。在部署海底地震儀之前,科學家需要測量海床下方沉積物的厚度,以瞭解地震波在那裡傳播的速度,以便更準確地定位地震的震中。由於成本高昂,因此通常不使用氣槍,而通常使用估計值。研究者認為,比起他們現在能從鯨魚“歌聲”中獲取的資訊,這些估計值的精確度可能略有遜色了。
參考文獻:
Sofia Moutinho. Whale songs allow researchers to take ‘ultrasound' of sea floor .Kuna V M. & Nábĕlek J L. Seismic crustal imaging using fin whale songs
利用長鬚鯨叫聲進行地殼地震成像