Seabed 2030: Construyendo un detallado mapa del fondo marino para revelar las incógnitas del océano
Los científicos marinos a menudo sienten que están buscando a tientas en la oscuridad. El océano global cubre alrededor del 71 por ciento de nuestro planeta y es fundamental para la vida tal como existe en la Tierra. Pero hasta ahora solo se ha cartografiado directamente alrededor del 20 por ciento del lecho marino.
Se están utilizando barcos de reconocimiento equipados con sonares llamados ecosondas multihaz para medir la profundidad del fondo marino y comprenderlo mejor. Pero el tamaño del trabajo es enorme. Un solo barco de prospección tardaría unos 350 años en cartografiar adecuadamente la mayor parte del lecho marino a más de 200 metros, y se necesitarían otros 620 años para cartografiar las zonas menos profundas.
Debemos mapear el océano más rápido. Hoy en día, la prospección marina, o hidrografía, es fundamental para las principales iniciativas internacionales, incluida una que tiene como objetivo para 2030 ver todo el fondo del océano cartografiado con un detalle sin precedentes.
Un modelo global más detallado y preciso de la profundidad del agua revelaría la forma del fondo marino, y los datos se pueden utilizar para comprender la composición del fondo marino. Esto aumentará la seguridad de la navegación marina, informará las operaciones de seguridad y defensa, mejorará los estudios oceanográficos y climáticos, apoyará a varios sectores de la economía oceánica sostenible y guiará las decisiones sobre la conservación del hábitat. Pero también podría conllevar riesgos y costos.
Imagen: Los barcos de inspección con sonares multihaz mapean la profundidad del lecho marino transmitiendo el sonido en un patrón en forma de abanico y luego escuchando los reflejos del lecho marino. (Galería de imágenes del Servicio Nacional Oceánico/flickr.com), CC BY
Mare incognitum: mar desconocido
En 2007, como estudiante cooperativo de pregrado que trabajaba en el Centro de Geociencias del Pacífico del Servicio Geológico de Canadá cerca de Victoria, B.C., Sean Mullan ayudó a cartografiar los hábitats y peligros del lecho marino frente a la costa oeste de Canadá.
Mirar estas áreas mapeadas digitalmente del terreno submarino de Canadá entre el norte de la isla de Vancouver y la frontera con Alaska fue para él como mirar por la ventana de un avión. Podía ver cañones prominentes e imponentes montañas escondidas en las profundidades de las olas. En la plataforma continental relativamente poco profunda se encuentran los restos sumergidos de accidentes geográficos costeros como riberas de ríos, playas y deltas. Es posible que los pueblos indígenas hayan caminado allí durante la última edad de hielo, cuando el nivel del mar estaba mucho más bajo.
Mullan examinó la profundidad del lecho marino, conocida como batimetría, que había sido recolectada por el Servicio Hidrográfico Canadiense con una ecosonda multihaz de alta resolución montada en la parte inferior de un barco de investigación. Estos sistemas de sonar emiten pings en forma de abanico y escuchan los ecos del fondo marino que regresan. La profundidad del mar se calcula midiendo el tiempo entre un ping y el retorno de su eco. Pero a medida que los rayos de sonido se esparcen por aguas más profundas y "pintan" más terreno en el fondo marino, la resolución del mapa disminuye.
La batimetría detallada de los sonares multihaz de la costa oeste le recordó a Mullan los escaneos planetarios de Star Trek. Pero lo que más le intrigó fueron las lagunas. Había vastas áreas, tanto en aguas poco profundas como profundas, que carecían de batimetría de alta resolución. Mare incognitum: mar desconocido.
Quedan inmensos paisajes esparcidos por la mayor parte de la superficie sólida de nuestro planeta que ningún ser humano ha visto o explorado jamás.
Mapeando las lagunas
La cartografía oceánica es ahora fundamental para dos importantes iniciativas internacionales, la Década de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (2021-30) y el proyecto Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030. Este último tiene como objetivo ver todo el fondo del océano mapeado para 2030 a través de contribuciones voluntarias de datos de gobiernos, industria, investigadores y otros. Aunque algunos gobiernos argumentan que puede llevar más tiempo terminar los estudios detallados cercanos a la costa.
Imagen: La mayor parte de la batimetría mundial proviene de mediciones satelitales, que no son tan detalladas como los datos recopilados de barcos con sonares multihaz. Pero las líneas de levantamiento batimétrico de los barcos solo cubren cuencas oceánicas remotas con una densidad similar a la del principal sistema de carreteras que cruza los Estados Unidos.
La batimetría multihaz es mucho más detallada que los mapas altimétricos satelitales del terreno del lecho marino que proporcionan gran parte de las imágenes de fondo para servicios como Google Maps. La batimetría satelital tiene una resolución promedio de unos ocho kilómetros, donde un píxel representa un área de ocho kilómetros por ocho kilómetros de tamaño. Esto significa que es posible que no se recojan montañas submarinas enteras.
La mayor parte de la superficie de elevación de Marte, que carece de una envoltura de agua, se ha cartografiado con cámaras de sonda espacial a una resolución de entre 0,25 metros y seis metros. Eso significa que tenemos una imagen más clara del terreno en ese mundo alienígena que nuestro propio fondo oceánico. Sin embargo, el sonar multihaz se puede convertir en una cuadrícula con una resolución de unos pocos metros o mejor cuando se recopila de estudios de barcos en aguas poco profundas o de inmersiones en los fondos marinos profundos con vehículos robóticos.
El producto de batimetría Seabed 2030 constará de cuadrículas que varían en resolución según las zonas de profundidad. En las regiones más profundas del océano (de seis a 11 kilómetros), los esfuerzos de levantamiento podrían destilarse a un solo valor de profundidad por cada área de 800 metros por 800 metros. Para mares de menos de 1,5 kilómetros, el proyecto determinaría la profundidad de 100 metros por unidades de 100 metros (resolución de cuadrícula de 100 metros).
Antes del lanzamiento de Seabed 2030 en 2017, solo se había cartografiado adecuadamente alrededor del seis por ciento del fondo del océano. En solo cinco años, la compilación del área detallada se ha más que triplicado al 20,6 por ciento. Gran parte de este rápido progreso se ha debido a la publicación abierta de datos existentes.
Los objetivos de Seabed 2030 podrían cumplirse antes si las armadas, las compañías petroleras, los adinerados propietarios de yates y otros están dispuestos a compartir cualquiera de sus datos batimétricos inéditos.
Imagen: Algunos súper yates están equipados con sistemas de sonar multihaz de última generación que podrían ayudar a explorar nuestros océanos más rápido.
La frontera oceánica
Los conceptos de exploración espacial y oceánica están convergiendo. Las empresas y los gobiernos están utilizando ahora vehículos autónomos (sin tripulación) en misiones extendidas. Estos topógrafos robóticos pueden ser monitoreados y dirigidos desde los centros de control de misión en tierra, o lanzados desde embarcaciones de investigación tripuladas. Poner a menos personas en el mar reduce los costos, los problemas de seguridad y las emisiones de carbono.
Los datos de vehículos remotos se pueden cargar en la nube a través de Internet satelital. Luego, las herramientas automatizadas de procesamiento y clasificación de datos que aprovechan la inteligencia artificial podrían liberar a los mapeadores oceánicos en tierra para dedicar más tiempo a resolver problemas científicos y aplicados.
Imagen: Un vehículo submarino autónomo (AUV) en cubierta
La sociedad puede beneficiarse enormemente de un aumento en la cantidad y calidad de los datos de los fondos marinos. Con un mapa actualizado de la forma y textura del fondo marino, mejoraremos las simulaciones de cómo el agua es dirigida por un fondo marino irregular y cómo se ralentiza debido a la fricción del fondo. Esto puede ayudarnos a hacer predicciones más precisas sobre mareas, tsunamis, olas y marejadas ciclónicas. También nos ayudará a comprender cómo la transferencia de calor por las corrientes oceánicas afecta el tiempo y el clima.
A medida que se interprete una batimetría más detallada junto con conjuntos de datos complementarios, aprenderemos qué regiones de los fondos marinos deben protegerse para conservar la biodiversidad marina. También descubriremos depósitos de minerales para baterías de automóviles eléctricos y dispositivos móviles.
Una avalancha de datos cartográficos está revelando un "planeta océano". ¿Puede la humanidad gobernarlo con mayor sabiduría que en el pasado?
