私たちは月の地図を私たちの海底よりも詳細に作成しましたが、NASA の SWOT 衛星はさらに一歩先を行きます。研究者らは、海面のわずかな変化を利用して水中の特徴を明らかにし、海底のこれまで発見されていなかった広大な領域をかつてないほど詳細に地図化した。

この海底特徴の世界地図は、SWOT 衛星からの海面データに基づいています。紫色のエリアは、緑のエリアと比較して低地エリア (海山や深海丘など) を表します。エトヴェシュは、これらの地図の描画に使用される重力データの測定単位です。画像出典: NASA 地球観測所

これらの新しい地図は、深海の生態系を形成し、地球の地質学的歴史への手がかりを提供する何千もの未知の水中の山や丘を明らかにします。この画期的な進歩により、科学者たちはソナーマッピングのみで可能だったものよりも数十年も早く、海底の完全な地図を迅速に作成しています。

私たちは、地球の海底よりも月の表面の詳細な地図を持っています。何十年もの間、科学者たちはこの状況を変えるために取り組んできました。現在、NASA の支援を受けた研究者チームが、SWOT (地表水海洋地形学) 衛星からのデータを使用して、これまでで最も詳細な海底地図の 1 つを作成し、大きな進歩を遂げました。

海底の正確な地図作成は、安全な航行や水中通信ケーブルの敷設から、深層海流、潮汐、プレートテクトニクスなどの地質学的プロセスの理解に至るまで、多くの理由から重要です。水中の山（海山）や海底丘と呼ばれる小さな構造物などの海底の特徴は、深海の熱と栄養分の流れを制御するのに役立ち、海洋生物が生き残るための条件を作り出します。

メキシコのアカプルコ南西の海山などの海底地物の地図は、SWOT の海面高さデータに基づいています。紫は、海山などの高い領域 (緑色で表示) に比べて低い領域を示します。

ソナーを装備した船は海底の非常に詳細な画像を取得できますが、現在この方法でマッピングされているのは海洋の約 25% だけです。海洋のより完全な全体像を構築するために、研究者はますます衛星に目を向けています。

海山や深海の丘などの地質特徴は周囲よりも重いため、わずかに強い重力が作用し、その上の海面に測定可能な小さな膨らみが生じます。これらの微妙な重力の痕跡は、研究者がこれらの隆起を形成する海底地形の種類を予測するのに役立ちます。

SWOT は、アメリカ航空宇宙局 (NASA) とフランス国立宇宙研究センター (CNES) が 21 日ごとに世界の約 90% を対象に実施する調査です。繰り返しの観測により、衛星は地形による海面の微妙な高さの違いをセンチメートルレベルの精度で捉えることができるほどの感度を獲得しました。スクリップス海洋研究所の地球物理学者デビッド・サンドウェル氏とその同僚たちは、1 年分の SWOT データを使用して、大陸と海洋の地殻が接する海山、深海丘陵、水中の大陸縁辺に焦点を当てました。

マッピング結果は、世界地図 (上) とその上下の詳細ビューではっきりと確認できます。重力が減少した領域 (紫) は海底の窪みに関連しており、重力が増加した領域 (緑) はより大きく高い地形の位置を示します。

深海丘などのインド洋の海底特徴を示すこの地図は、SWOT 衛星からの海面高さデータに基づいています。紫は、深淵の丘などの高い領域 (緑) に対して低い領域を示します。

これまでの海洋観測衛星は、高さ約 1 キロメートル (3,300 フィート) を超える海山など、同様の海底地形の巨大バージョンを検出しました。 SWOT 衛星はその半分以下の高さの海山を検出できるため、既知の海山の数が 44,000 から 100,000 に増加する可能性があります。これらの水中山脈は水中に広がり、深海流に影響を与えます。これにより、栄養分が斜面に沿って蓄積し、生物が引き寄せられ、不毛の海底にオアシスが形成されます。

「SWOT衛星のおかげで、海底の地図を作成する能力が大幅に向上しました」とサンドウェル氏は語った。サンドウェル氏は1990年代から衛星データを使用して海底の地図作成を行っており、2024年12月にサイエンス誌に掲載されたSWOTベースの海底地図の作成を担当した研究者の1人だった。

SWOT の改善された視点により、研究者は地球の地質史についてより深い理解を得ることができます。

「深海丘陵は地球上で最も豊かな地形で、海底の約70パーセントを覆っている」とスクリップス海洋研究所の海洋学者で論文の筆頭著者であるヤオ・ユー氏は述べた。 「これらの丘は幅がわずか数キロメートルしかなく、宇宙から観察するのは困難です。SWOTがこれほどはっきりと観察できたことには驚きました。」

深海の丘は、洗濯板の尾根のように平行なリボン状に形成され、プレートから外側に広がります。これらのバンドの方向と範囲から、プレートが時間の経過とともにどのように移動したかが明らかになります。深海の丘も潮汐や深海流と相互作用しますが、研究者たちはまだ完全には理解していません。

研究者らは、SWOT 測定で見つかると予想されるほぼすべての海底の特徴に関する情報を抽出しました。彼らは現在、観察された特徴の深さを計算することによって海底の画像を改良することに重点を置いています。この研究は、2030年までに船搭載ソナーを使用して海底全体の地図を作成するという国際科学コミュニティの取り組みを補完するものである。「それまでに船上のすべての地図作成を完了することはできないだろう」とサンドウェル氏は語った。 「しかし、SWOT はこのギャップを埋め、2030 年の目標達成に近づけるのに役立ちます。」

Yu, Y. らから提供された SWOT データを使用して MichalaGarrison によって作成された NASA Earth Observatory マップ。 （2024年）。 NASA Scientific Visualization Studio によって制作されたビデオ。この物語はジェット推進研究所のジェーン・リーによって書かれ、地球観測所から脚色されました。

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