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Die NASA-Satellitenmission „Surface Water and Ocean Topography“ (SWOT) hat die bislang detaillierteste Karte des Meeresbodens erstellt und dabei Tausende bisher nicht dokumentierte Unterwasserhügel und Vulkane enthüllt. In nur einem Jahr lieferte das Programm detailliertere Kartierungen als die 30 Jahre lang mit früheren Satelliten gesammelten Daten. Diese Arbeit trägt dazu bei, unser Verständnis der Plattentektonik, der Meeresströmungen und der geologischen Geschichte der Ozeane zu verbessern.
Obwohl die Ozeane 71 % der Erdoberfläche bedecken, ist der Meeresboden im Vergleich zum Land und sogar zum Mond, Mars oder der Venus schlecht kartiert. Der Großteil der zur Kartierung des Meeresbodens verwendeten Daten (75 %) stammt aus der Satellitenaltimetrie, während ein kleinerer Teil (25 %) von Sonden an Bord von Schiffen stammt.
Bei der Altimetrie handelt es sich um die Aufzeichnung von Höhenunterschieden auf der Meeresoberfläche, die Rückschlüsse auf die Topographie der darunter liegenden Reliefs ermöglichen. Diese Landformen beeinflussen die Schwerkraft des Meeres, sodass sich mit zunehmender Ausprägung mehr Wasser ansammelt. Beispielsweise ist der Meeresspiegel über einem Seeberg höher, während er über Unterwassergräben niedriger ist.
Höhendaten liefern den Großteil der Unterwassertopografien in gängigen Programmen wie Google Earth. Mit dieser Technik ist es in den letzten 30 Jahren gelungen, den Meeresboden mit einer Auflösung von etwa 12 bis 16 Kilometern zu kartieren. Allerdings ist die räumliche Auflösung dieser Daten begrenzt, während die Daten von Schiffen nur eine begrenzte Abdeckung bieten.
Das SWOT-Projekt zielt darauf ab, die Lücken zu schließen, indem es eine Satellitenauflösung von 8 Kilometern bereitstellt. „ Neue Satellitenbeobachtungen haben eine etwa doppelt so hohe Auflösung wie ältere Beobachtungen und bieten die Möglichkeit, die geologischen Merkmale des Meeresbodens besser zu verstehen “, schreibt Brent Grocholski, der die neue Studie herausgegeben hat, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft.
Obwohl dies noch weit von der Auflösung entfernt ist, die die Instrumente an Bord von Schiffen erreichen (deren Auflösung 200 Meter beträgt), wird die Reichweite der Instrumente im Programm letztendlich drei Viertel des Meeresbodens abdecken, der von Schiffen nicht kartiert werden konnte. „ Dieses Plateau haben wir noch nicht erreicht », erklärt Yao Yu, der Hauptautor der Studie, in einem Blogbeitrag der Scripps Institution of Oceanography der University of California, San Diego. „ Wenn sich mehr Daten ansammeln, werden wir in der Lage sein, Schwankungen im marinen Schwerkraftfeld zu untersuchen, einschließlich solcher, die durch Vulkanausbrüche unter Wasser verursacht werden “, sagt er.
Tausende bisher nicht erfasste kleine Seeberge
Der von der NASA und dem französischen Nationalen Zentrum für Weltraumstudien (CNES) gemeinsam entwickelte und im Dezember 2022 gestartete SWOT-Satellit verfügt über eine Reihe hochmoderner Instrumente, um Schwankungen der Meeresoberflächenhöhe in zwei Dimensionen zu messen – im Gegensatz zu früheren Instrumenten, die Messungen durchführen eine einzige Dimension. Dadurch kann die Anziehungskraft an bestimmten Meeresbändern gemessen werden, was wertvolle Informationen über interne Strömungen liefert. Den Forschern zufolge wäre dies vergleichbar mit der Art und Weise, wie ein medizinisches Bildgebungsgerät innere Organe sichtbar macht.
Die Böden von drei Ozeanen, beobachtet von Höhenmessern an Bord des SWOT-Satelliten. © NASA/SWOT
In der neuen Studie nutzte Yus Team SWOT-Daten von April 2023 bis Juli 2024, um die Schwerkraft des Meeres mit einer Auflösung von 8 Kilometern abzubilden. Die Forscher konzentrierten sich insbesondere auf drei Arten von Unterwasserreliefs: Abgrundhügel, kleine Seeberge und Kontinentalränder. Abgrundhügel sind parallele, etwa einige hundert Meter hohe Bergrücken, die durch tektonische Bewegungen entstanden sind. Kontinentalränder sind Unterwassergebiete am Rande von Kontinenten, in die die meisten Sedimente transportiert werden, die bei der Erosion von Kontinenten entstehen.
Beim Vergleich der Daten mit denen, die in den letzten 30 Jahren mit herkömmlichen Instrumenten gewonnen wurden, stellten die Forscher fest, dass es viele Unebenheiten in Bereichen gab, die zuvor wie verschwommene Flecken aussahen. „
In dieser Schwerkraftkarte, die aus SWOT-Daten eines einzigen Jahres erstellt wurde, können wir einzelne Abgrundhügel sowie Tausende kleiner, nicht kartierter Seeberge und tektonischer Strukturen sehen, die zuvor unter den Sedimenten und dem Eis verborgen und begraben waren “, erklärt Yu.
Bei der Untersuchung einzelner Hügel stellte das Team Bereiche fest, in denen sich die Richtung der Bergrücken änderte, was darauf hindeutet, dass Bewegungen der tektonischen Platten, aus denen sie entstanden, irgendwann ihre Ausrichtung änderten. Darüber hinaus haben Forscher Tausende kleiner Seeberge (weniger als 1.000 Meter hoch) und Unterwasservulkane entdeckt. Diese beeinflussen Meeresströmungen und stellen in der Regel Hotspots der Artenvielfalt dar.
Siehe auch
Darüber hinaus ermöglichten die neuen Daten eine Verfeinerung der Karte der Grenzen tektonischer Platten und Meeresströmungen in Küstennähe. „ Wir interessieren uns sehr für Kontinentalränder, da Meeresströmungen und Gezeiten Nährstoffe und Sedimente vom Land in den Ozean transportieren und die Artenvielfalt und Ökologie der Küstenzone beeinflussen “, sagt Yu gegenüber WordsSideKick.com. Für die nächsten drei Jahre plant das Team, weiterhin Daten über Meeresböden und -strömungen sowie die jährliche weltweite Verfügbarkeit von Süßwasser zu sammeln.
Videopräsentation der Studie:
