رمزگشایی ضربان نه روزه زمین: کشف امواج ایستای دیسون در گرینلند با فناوری ماهواره ای نوین

معمای ضربان نه‌روزه زمین

در اواخر سال ۲۰۲۳، دانشمندان با سیگنالی غیرمنتظره از زمین روبرو شدند: هر ۹۰ ثانیه و به مدت نه روز متوالی، حسگرهای لرزه‌ای سراسر گرینلند ارتعاشی تکرارشونده را ثبت کردند. در نگاه اول، این اختلالات منظم یادآور پدیده‌هایی عجیب کیهانی مانند زلزله‌های مریخ یا شفق‌های مغناطیسی مشتری است؛ اما منشأ این ضربان پیوسته، پدیده‌ای طبیعی و نزدیک به زمین بود که دیدگاه‌های ارزشمندی در خصوص سیستم‌های پویا و فناوری‌های زمین‌شناسی ارائه می‌داد.

خاستگاه: زمین‌لغزش، مگاتسونامی و تولد امواج ایستا (سِیش)

داستان از فیورد دیسون در گرینلند آغاز می‌شود؛ جایی که یک زمین‌لغزش بزرگ سبب ایجاد یک مگاتسونامی قدرتمند شد. این رویداد نه تنها موج‌هایی مخرب را در منطقه به جریان انداخت، بلکه موجب شکل‌گیری پدیده‌ای نادر به نام «سیش» گردید. سیش به موج ایستایی گفته می‌شود که در آب‌های محصور یا نیمه‌محصور مثل دریاچه‌ها یا فیورد‌ها رخ می‌دهد. این امواج می‌توانند بر اثر زمین‌لرزه، نوسانات ناگهانی فشار جوی یا، همانند این مورد، زمین‌لغزش عظیم آغاز شوند و ساعت‌ها یا حتی روزها به عقب و جلو نوسان داشته باشند. در اوج این واقعه، ارتفاع موج‌ها در دیسون به دو متر رسید.

آنچه این حادثه را منحصربه‌فرد کرد، به‌دام افتادن حرکت امواج ایستا میان دیواره‌های فیورد و یخ باقیمانده بود. این انرژی حبس‌شده سیگنال‌هایی با بسامد بسیار پایین (VLP) و ریتمی ایجاد کرد که باعث شگفتی زمین‌شناسان شد و تحقیقات گسترده‌ای را در پی داشت.

چالش‌های آشکارسازی و پیشرفت با ماهواره SWOT

در آغاز، شناسایی دقیق سیش با دشواری رو‌به‌رو بود. ماهواره‌های اندازه‌گیری ارتفاع سنتی به دلیل بازه‌های زمانی مشاهده‌ای و پوشش محدود خود، از پیگیری دقیق پیشروی موج‌های ایستا ناتوان بودند. بسیاری از فعالیت‌های امواج خارج از مسیر عبور ماهواره رخ می‌داد و امکان اندازه‌گیری اختلاف سطح آب در این مناطق وجود نداشت.

پیشرفت چشمگیر با ماهواره «پهنه آب‌های سطحی و توپوگرافی اقیانوس» (SWOT) ناسا حاصل شد؛ مأموریتی بین‌المللی با هدف نقشه‌برداری دقیق از سطوح آب زمین. ابزار کلیدی SWOT، رادار مداخله‌گر باند Ka (KaRIn)، پوشش بی‌سابقه‌ای از نظر مکانی و زمانی را فراهم کرد و مناطق دشوار پایش مانند فیورد دیسون را نیز پوشش داد.

با شروع فاز عملیاتی SWOT، این ماهواره در ارتفاع ۸۹۰ کیلومتری و طی دوره‌های ۲۱ روزه، به صورت منظم تمامی آب‌های سطحی کره زمین را نقشه‌برداری می‌کند. این مدار خاص ناسازگار با خورشید، تداخل سیگنالی را کاهش داده و امکان ثبت دقیق‌تر نوسانات سطح آب را فراهم می‌کند.

تشخیص علمی: داده‌ها، مدل‌سازی و نتیجه‌گیری قطعی

تیمی چندرشته‌ای به سرپرستی دکتر توماس موناخان از دانشگاه آکسفورد، داده‌های SWOT را طی هفته‌های بحرانی سپتامبر و اکتبر ۲۰۲۳ بر روی فیورد دیسون تحلیل کردند. آن‌ها با تلفیق داده‌های ماهواره‌ای، اطلاعات لرزه‌ای و مشاهدات میدانی، مدل دقیقی از رفتار فیورد پس از زمین‌لغزش ساختند. این مدل نشان داد که سیش چگونه بین دیواره‌های یخی نوسان و به تدریج انرژی خود را از دست می‌دهد.

نکته مهم این بود که تیم مذکور با دقت سایر علل احتمالی سیگنال لرزه‌ای مانند امواج بادزا یا آشفتگی‌های جوی محلی را رد کردند. بازسازی‌های آب‌وهوایی و مدل‌های اقلیمی تحلیل‌ها را تقویت نمود. به گفته این گروه در مقاله «نیچر کامیونیکیشنز»: «با توجه به منشأ لرزه‌ای و حذف منظم سایر پدیده‌های پویا، مطمئن شدیم نوسانات مشاهده‌شده در داده‌های SWOT کاملاً با سیش رو به افول تطابق دارد.»

این مطالعه نه فقط یک معمای دیرینه ژئوفیزیکی را حل کرد، بلکه نقطه عطفی در کاربرد نسل جدید ماهواره‌های سنجش از دور برای تحقیقات هیدرولوژیکی و ژئوفیزیکی به‌شمار می‌رود.

اهمیت اکتشاف و افق‌های آینده در پایش زمین

درک پدیده‌های امواج ایستا مانند سیش برای ارزیابی مخاطرات طبیعی و مانیتورینگ محیط زیست اهمیت بسزایی دارد. فیوردها به‌ویژه به دلیل شکل باریک، یخ‌زدگی و موقعیت دورافتاده، چالش‌های عمده‌ای برای نقشه‌برداری ماهواره‌ای هستند. کشف سیش رو به نابودی در فیورد دیسون نشان می‌دهد که فناوری‌های نوین ماهواره‌ای مانند SWOT چگونه می‌توانند مطالعه فرآیندهای پویای مناطق مشابه را متحول کنند.

موناخان در بیانیه‌ای اهمیت این موضوع را چنین شرح داد: «ماهواره SWOT یک جهش بزرگ علمی در مطالعه فرآیندهای اقیانوسی و آبی در مناطقی مانند فیوردهاست که پیش از این راستی‌آزمایی آن‌ها با ماهواره‌ها بسیار دشوار بود.»

علاوه بر این، پژوهش فوق بیانگر پیوند میان رخدادهای زمین‌شناسی فاجعه‌بار مانند زمین‌لغزش و مگاتسونامی با اثرات ژئوفیزیکی بلندمدت‌شان است. ادغام داده‌های ماهواره‌ای با مشاهدات میدانی، ظرفیت دانشمندان را برای شناسایی، آنالیز و پیش‌بینی این پدیده‌ها بسیار ارتقا می‌بخشد؛ موضوعی که در بهبود آمادگی در برابر بحران‌ها و شناخت بهتر دینامیک سامانه زمین بسیار مؤثر خواهد بود.

جمع‌بندی

کشف و تایید وجود موج ایستایی (سیش) نادر در فیورد دیسون گرینلند که با زمین‌لغزش و مگاتسونامی وسیع آغاز شد و با فناوری پیشرفته ماهواره SWOT آشکار شد، گام برجسته‌ای در علم پایش زمین و ژئوفیزیک محسوب می‌شود. این موفقیت نشان می‌دهد چگونه فناوری‌های ماهواره‌ای جدید قادرند معماهای دیرینه را حل کرده، پدیده‌های پیچیده طبیعی را رصد و دانش ما را درباره سیاره متغیرمان افزایش دهند.