Забытый подводный звуковой эксперимент подсказал, как можно измерить глобальное потепление

В 1991 году ученые погрузили 10 акустических систем в воду у далекого австралийского острова, чтобы производить звук частотой 57 герц в течение 10 дней. Другие исследователи слушали звук с 15 наблюдательных станций по всему миру. Все это все делалось во имя науки, а именно, чтобы лучше понять процессы, управляющие изменением климата.

Ученые измеряли температуру планеты десятилетиями, используя термометры, спутники и другие методы, чтобы отследить, насколько выбросы углекислого газа ее согрели. Но у этих измерений есть одна проблема: они собирают информацию только о поверхности.

Понимание того, насколько нагревается вся планета, — важная деталь в общей научной картине, особенно, если мы хотим узнать, какие сюрпризы нам готовит изменение климата.

Звуковой эксперимент 1991 года был прерван мощным штормом, который разрушил большую часть акустических систем, но все-таки оказался крайне успешным. Несмотря на его успех, мечта исследователей использовать акустику для постоянного измерения глобального потепления еще не реализована.

Планета нагревалась с тех пор, как промышленность начала интенсивно выбрасывать углекислый газ и другие парниковые газы в атмосферу. Благодаря термометрам и измерениям океанской поверхности по всему миру, мы знаем на сколько — примерно на 1 градус Цельсия.

Мы также знаем, что рост температуры был бы в 2–3 раза выше без океанов. Они забирают углекислый газ из атмосферы, что снижает его нагревающий эффект, но делает моря более кислотными. Океаны также поглощают много лишнего тепла, которое спускается вниз по толще воды.

Это глобальное потепление, которое мы не видим. Но оно все же имеет глубокое влияние на мир через изменение морских экосистем или океанских течений. Эти изменения, в свою очередь, влияют на штормовые системы, уровень моря и рыболовство.

Знаменитый Уолтер Манк придумал оригинальный план — пропустить через океан звуковую волну низкой частоты. Идея основана на нескольких простых принципах.

Во-первых, когда вода нагревается, звук путешествует через нее быстрее. Манк оценил, что скорость звука увеличивается на 5 метров в секунду на каждый градус нагревания. Если регулярно мониторить звук в океане, можно отследить, насколько вода нагревается. Во-вторых, звук распространяется под водой на далекие расстояния. В 1960-х годах ученые взорвали 90- и 130-килограммовые снаряды вдоль побережья Перу, и это зафиксировали на другой стороне мира на Бермудах.

Чтобы начать измерение океанской температуры при помощи акустики, Манку нужно было доказать, что можно измерить время, которое потребуется звуку для пересечения океана, до сотой доли секунды. И ему надо было найти место, откуда начать вещание, откуда его услышат во множестве других мест. Он выбрал остров Херд на юге Индийского океана. Также Манк и его коллеги определили 16 мест для прослушивания. Там исследователи использовали гидрофоны — устройства для слушания под водой, чтобы услышать звуки частотой 57 герц, которые Манк планировал проигрывать от острова Херд.

В начале января 1991 года Манк отплыл от Перта с командой ученых. Он также перевозил 10 гидроакустических низкочастотных трансмиттера для эксперимента. Они выглядели как огромные секундомеры и должны были произвести звук, который услышат по всему миру.

Исследователи погрузили акустические трансмиттеры в море 21 января, и обратный отсчет начался. Эксперимент планировалось начать 26 января, но инженеры на борту хотели протестировать трансмиттеры заранее, чтобы убедиться, что они работают правильно. Манк дал добро на испытания, и сигнал услышали на Бермудах. За следующие пять дней миссия произвела еще 35 сигналов. Но потом все трансмиттеры были повреждены или разрушены 9-метровыми волнами и штормовым ветром.

Но 35 звукопередач (из планирванных 48) было достаточно, чтобы доказать, что звуки можно определять на больших расстояниях. Исследователи от Индии до Бермудских островов и Британской Колумбии смогли зафиксировать звук.

Результаты исследования не сообщили температуру всей Земли, но доказали надежность способа и дали толчок дальнейшим исследованиям темы. Похожий эксперимент произошел в Северном Ледовитом океане в 1994 году, и результаты были позже подтверждены измерениями подводных лодок.