声纳之歌:技术正在改变人类和海洋的关系。

声纳之歌:技术正在改变人类和海洋的关系。


1942年夏天,美国太平洋舰队此时正在进行中途岛战役,美军哈斯佩尔(Jasper)号海岸巡逻艇在墨西哥西海岸130海里处(240公里)监听海底情况。哈斯佩尔号巡逻艇的航海日记如此写道:海底传来了鲜活的声音:“一些鱼发出了咕噜声,一些鱼发出口哨声或歌声,另一些鱼发出磨牙声。”

哈斯佩尔号并没有简单地监听来自海底的声音。她朝着海洋唱出了自己的歌声——一首声纳之歌。哈斯佩尔号搭载了实验设备,朝着海洋深处发出了吱吱声响,并记录海底的回音。当海底回声传回哈斯佩尔号,艇上人员对相关数据大吃一惊。哈斯佩尔号记录的数据图表显示其所在海域水深为3600米(2000英寻),但按照声波回传的时间推算,舰艇底部与海底的距离为450米。

舰艇上的仪器没发生故障。导致测量发生误差的原因如下:哈斯佩尔号的船员发现海底有一种新型密集水生生物生态系统,如果使用当时较为粗糙的声纳来测量,就会出现假海底现象。与真正的海底不同,形成假海底的水生生物会移动,在夜晚,这些水生生物一起浮上水面觅食,在白天,它们就下潜到海底,从而躲避掠食动物。此类现象被命名为“深海散射层”,因其对声波进行散射而得名,“深海散射层”并非墨西哥湾独有现象。在全球各海域,“深海散射层”是一种普遍海洋生态系统现象。这些海洋生物每天上浮和下潜就是它们的生活规律,是一种未为人所知的地球奇观。


“一些鱼发出了咕噜声,一些鱼发出口哨声或歌声”

长期以来,人们对这些群居水生生物并不知晓,由此可见,人类一直对海洋所知甚少。人类及其制造的设备不适合呆在海洋水面之下。含盐海水将腐蚀裸露的机械并且吸收可见光和无线电波,无法在海面之下进行雷达和远程通讯。海水中没有可供人类呼吸的氧气,严重限制了人类探索海洋的能力。海水的巨大压力让人很难探索海底深处。

在探索深海技术领域,深海散射层的发现是一个标志性事件;发现深海散射层纯属意外。哈斯佩尔号当时使用声纳探测(声波导航测距)的目的并不是寻找深海浮游生物,而是为了找到使用声纳搜索潜艇的方法,以确保中途岛美军舰船的安全。

此后,绝大部分声纳研究为军事用途,其他高科技海洋遥感技术也是如此。新型声纳让人可以探索深海,深海对科研和商业领域十分重要。在20世纪50年代和60年代,进行的海床勘测发现在各大洋海床存在着曲曲折折的水下山脉,这些山脉看起来像是棒球的接缝。该发现有助于将有争议的大陆漂移假说转变成更有说服力的板块构造理论。现代工业捕鱼和海洋油气业也已多种方式从中受益:探明海洋情况并找到目标物质。

在过去十年,随着声纳技术的进步,远程水下观测达到了一个新阶段。计算机的功能已经具备足够的功能,能将各种水下声源发出的不同频率的声波转换成一副高分辨率的“声音图像”。小型且廉价的低功耗电子元件被用于海洋水下探测;此类低功耗电子元件是智能手机大发展的成果,也促进了无人机、机器人和小型卫星的发展。在海洋水下探测领域,它们也将发挥转换性作用,与它们在航空航天领域的影响类似。

技术改变人类利用海洋的方式

所有此类技术革新奖改变人类探索海洋的方式。在大多数历史时期,人类和海洋的关系就是一种狩猎采集的关系,但这种关系将被改变。如果对海洋以现有速度进行过度捕捞,未来海洋将无鱼可捕。人们对此的一种反应就是对能进行过度捕捞的技术革新进行谴责,另一种翻译就是询问最新技术能以何种方式改善现有情况,恢复在过去对海洋的毁坏,让原有的渔场变成一个高产且能持续发展的渔场。


新技术带来的一项变化就是减少了捕鱼作业的人员数量。直到最近,声纳作业是一项成本较高的工作,需要一艘专门配备一名声纳操作员,让船拖着声纳在预定深度移动。现在,水下无人设备(例如上图中被发射的水下无人设备)的移动速度与海洋洋流一样快,能去到海洋的任何地点,如有必要,也可呆在海洋水下的特定地点。水下无人设备能通过声学设备与母船或彼此之间进行联系。水下无人设备携带的锂电池能为其提供数天工作所需的电能;锂电池技术是智能手机的主要技术之一。

在海洋的水上或水下,水下无人设备无需携带人类生命维持系统,能大幅提高其探测及监控海洋的范围,不论其目的是用于渔业管理还是天气预报。水下无人设备能让人们更好地研究冰山、水下火山及海洋水下生物。同新组建的互联网基础设施,水下无人设备能实时地将数据从海洋水下传输至研陆地研究场所。

比拉·祖贝里是位于勒克斯的一家分风险资公司的合伙人,他表示:“如果依据数据进行决策,将发生很有意思的事情,基础设施领域的投资就是其中之一。按照祖贝里先生的设想,一大群风力发电机将在海洋自动移动,将自身位置调节至最优风力发电最优方向。在之前无法进行采矿的海床,也能开展采矿作业了;在公海也能进行渔业养殖了。在达到这些原有设计目标的同时,这些新技术也具备军事用途——随着海底监控能力的提高,潜艇将很容易被发现,削弱了潜艇的二次打击。

1971年,法国自然资源保护论者雅克·库斯托呼吁人们改变对海洋的看法。库斯托说道:”我们必须养护海洋的植物和动物……用农业方式来对待海洋,而不是用狩猎方式来对待海洋。这才是文明的做法。”经过半个世纪的技术发展,库斯托先生设想的前景现在才得以实现。

如同现在的过度捕捞危机所示,现代文明并未对变得越来越便利的攫取陆地或海洋资源技术进行限制。新技术能以各种有可能严重损坏环境的方式对海洋进行钻探、采矿或捕鱼。现在的能做出的选择就是是选用危险的方式还没有危险的方式。这就涉及判断相关风险管理法规是否明智的事情了,这些法规涉及降低现有风险以及减少对海洋、海洋生物及以海洋为生的人的损害的事项。唯有如此,新技术良好的一面才能显现出来。