1.4: Mapeo del fondo marino
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En las secciones anteriores se incluyó cierta información sobre las profundidades de los océanos en diversos lugares. Entonces, ¿cómo podemos mapear el fondo del océano para determinar estas vastas profundidades?
Para mapear el fondo oceánico necesitamos conocer la profundidad en varios lugares. El proceso de medición de las profundidades se conoce como batimetría. Estas mediciones se realizaron primero a través de sondeos, donde se dejó salir a mano una línea ponderada (línea de plomo) hasta que tocó el fondo, y se pudo registrar la profundidad a partir de la longitud de la línea (Figura\(\PageIndex{1}\)). Esta técnica condujo a la braza como una unidad de profundidad; a medida que los marineros arrastraban en la línea de sondeo la estiraban para cubrir su envergadura del brazo. El brazo promedio de un marinero era de aproximadamente seis pies, por lo que una braza equivale a seis pies, y los marineros simplemente podían contar el número de “tramos de brazo” a medida que tiraban en la línea.
Esta técnica tenía una serie de inconvenientes, y por lo general se limitaba a aguas menos profundas. Llevaba mucho tiempo, y solo daba datos de profundidad para un solo punto, por lo que se necesitaban muchos sondeos individuales para mapear un área. También podría ser propenso a errores; en aguas profundas podría ser difícil determinar cuándo el peso golpea el fondo ya que el peso de la línea misma podría hacer que la línea siga hundiéndose, y las corrientes podrían desviar la línea lejos de la vertical, sobreestimando así la profundidad. En años posteriores, se utilizaron cabrestantes y cables pesados de acero para aguas más profundas, pero esto no resolvió todos los problemas inherentes al método de sondeo, y además agregó la restricción del peso excesivo del equipo.
En el siglo XIX, se realizaron una serie de modificaciones a este sencillo diseño. En 1802 el relojero británico Edward Massey inventó un dispositivo mecánico que estaba unido a la línea de sondeo; a medida que el dispositivo se hundió, un rotor giró un dial que se bloqueó en su lugar cuando la línea tocó fondo (Figura\(\PageIndex{2}\)). La línea podría entonces enrollarse y leer la profundidad del dial. En 1853 el marinero estadounidense John Mercer Brooke desarrolló un peso de bala de cañón unido a un carrete de cordel. La bala de cañón se dejó caer sobre el costado y se dejó caer libremente al fondo; al cronometrar la tasa de caída (la velocidad a la que se desenrolló el cordel) y al señalar cuando la tasa cambió a medida que la bala de cañón golpeaba el fondo, se pudo calcular la profundidad del agua. Cuando tocó fondo, se soltó la bala de cañón y se pudo volver a meter la línea, trayendo consigo una muestra de barro en la barra de hierro que sostenía la bala de cañón, confirmando así que se había alcanzado el fondo.
Después del desastre del Titanic en 1912, hubo un esfuerzo por desarrollar mejores métodos de detección de icebergs de un barco. Esto llevó al desarrollo de la tecnología sonar (SOUNd Navigation And Ranging), que pronto se aplicó a la batimetría cartográfica. Un dispositivo sonar llamado ecosonda envía un pulso de sonido, luego escucha el eco que regresa. El tiempo del eco de retorno se utiliza para calcular la profundidad. Sabemos que la velocidad del sonido en el agua es de aproximadamente 1500 m/s (ver sección 6.4). Dado que el eco de retorno viajó al fondo y atrás, la profundidad del agua corresponde a la mitad del tiempo que tarda un eco en regresar, multiplicado por la velocidad del sonido en el agua (Figura\(\PageIndex{3}\)):
depth=1/2* (tiempo de viaje bidireccional) * (velocidad del sonido en el agua)
Los ecosondas permitieron un registro rápido y continuo de batimetría bajo un barco en movimiento. Sin embargo, solo dan la profundidad directamente bajo el camino de un barco. Hoy en día, los mapas del fondo marino de alta resolución se realizan a través de un sonar multihaz o de exploración lateral, ya sea desde un barco o desde un transmisor remolcado (Figura\(\PageIndex{4}\)). El sonar multihaz produce un campo acústico en forma de abanico que permite mapear simultáneamente un área mucho más amplia (>10 km de ancho).
El mapeo a gran escala del fondo oceánico también se realiza mediante satélites (originalmente SEASAT, luego GEOSAT, ahora los satélites Jason) que utilizan ondas de radio para medir la altura de la superficie del mar (altimetría de radar). La superficie del mar no es plana; la gravedad hace que sea ligeramente más alta sobre las características elevadas en el fondo oceánico, y ligeramente más baja sobre trincheras y otras depresiones. Los satélites envían ondas de radio, y similares a un ecosonda, pueden utilizar las ondas de retorno para detectar diferencias en la altura de la superficie del mar hasta 3-6 cm (Figura\(\PageIndex{5}\)). Estas diferencias en las alturas de la superficie del mar nos permiten determinar la topografía bajo la superficie. A diferencia de la vieja tecnología de línea de plomo, donde se necesitaban cientos de sondeos para mapear un área pequeña, cada uno tardando una hora o más en completarse, ¡los satélites actuales pueden mapear más del 90% de la superficie marina libre de hielo de la Tierra cada 10 días!
Enlaces adicionales para más información:
- Página de la NOAA en el sonar de escaneo lateral: http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/SSS.html
- Página de la NOAA sobre la exploración del océano usando datos de altimetría satelital: https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathym...d/explore.HTML