شیما آبادی، استاد دانشکده اقیانوسشناسی دانشگاه واشنگتن و همکارانش در پروژه ای پیشگامانه در تلاشند از کابلهای فیبر نوری زیردریایی به عنوان هیدروفونهای مجازی برای شنود جمعیت اورکاها (نهنگهای قاتل) در جزایر سن خوان واشنگتن استفاده کنند.
به گزارش خبرنگار دیدهبان علم ایران، این پروژه آزمایشی نه تنها امکان رمزگشایی صدای نهنگهای قاتل را فراهم می کند که میتواند زیربنای ایجاد یک رصدخانه آکوستیک جهانی باشد. شبکهای که قادر به شنیدن زندگی، حرکت و تغییر در سراسر قلب آبی سیاره است.
مجله oceanographic در گزارشی به این پروژه پرداخته است: «در یک صبح مهآلود در جزایر سن خوان، آب صاف و نقرهای رنگ است – آینهای برای ابرهای کمارتفاعی که از تنگه خوان د فوکا به سمت دریا هجوم میآورند. تیمی از مهندسان و اقیانوسشناسان از عرشه یک کشتی تحقیقاتی کوچک، یک حلقه کابل فیبر نوری باریک را به دریا میفرستند. طناب به آرامی باز میشود و با کمترین موجی به زیر سطح آب میرود.
برای اکثر ناظران، این ممکن است مانند یک استقرار روتین دیگر به نظر برسد – شاید یک گروه تعمیر و نگهداری که به خطوط حیاتی دیجیتال ایالت واشنگتن رسیدگی میکنند. اما برای دکتر شیما آبادی و همکارانش در دانشگاه واشنگتن، این کابل پتانسیل کاملاً متفاوتی دارد.
آبادی در حالی که ناپدید شدن کابل در اعماق آب را تماشا میکند، میگوید: «این موضوع مربوط به انتقال داده نیست. این موضوع مربوط به گوش دادن به اقیانوس است – به روشی که قبلاً هرگز قادر به انجام آن نبودهایم.»
استقرار این هفته – کمی کمتر از دو کیلومتر کابل فیبر نوری – آغاز یک آزمایش پیشگامانه است که میتواند نحوه مطالعه و حفاظت از حیات دریایی توسط دانشمندان را تغییر دهد. این پروژه که با کمک مالی ۱.۵ میلیون دلاری از موسسه خیریه خانواده آلن پشتیبانی میشود، قصد دارد شبکه جهانی کابلهای مخابراتی زیردریایی را به عنوان یک شبکه گسترده و بلادرنگ شنود دریا مورد استفاده مجدد قرار دهد.
در صورت موفقیت، همان زیرساختی که اینترنت را بین قارهها منتقل میکند، میتواند آواز نهنگها، صدای جیرجیر یخهای در حال حرکت، غرش دوردست رانش زمین در زیر آب – یک همخوانی مداوم و زنده از خود اقیانوس – را نیز منتقل کند.
این ایده بر تکنیکی به نام حسگر آکوستیک توزیعشده یا DAS متمرکز است – فناوریای که کابلهای فیبر نوری معمولی را به شبکهای از هزاران حسگر ارتعاش فوقالعاده حساس تبدیل میکند.
درون هر رشته شیشهای، پالسهای نور لیزر تقریباً با سرعت نور حرکت میکنند. وقتی چیزی آب اطراف را آشفته میکند – صدای نهنگ، صدای پروانه، یا یک زلزله ضعیف – فیبر به آرامی خم میشود. این تغییرات میکروسکوپی الگوی نور منعکس شده را تغییر میدهد و به دانشمندان اجازه میدهد دقیقاً محل و زمان وقوع آشفتگی را بازسازی کنند.
آبادی میگوید: «آن را مانند یک ریسمان در کف دریا تصور کنید. اگر نهنگی در فاصله یک کیلومتری فریاد بزند، کابل آن لرزش را حس میکند. و چون این صدا پیوسته است، ما نه تنها میدانیم که صدا اتفاق افتاده است، بلکه میدانیم که از کجا آمده و چگونه حرکت کرده است.»
برخلاف هیدروفونهای سنتی که صدا را از یک نقطه تشخیص میدهند، DAS (Distributed Acoustic Sensing) میتواند در تمام طول خود «بشنود». نتیجه، یک نقشه پویا و با وضوح بالا از مناظر صوتی زیر آب است – نقشهای که میتواند دهها یا حتی صدها کیلومتر را در بر بگیرد.
این فناوری در ابتدا برای تشخیص فعالیتهای لرزهای و نظارت بر خطوط لوله توسعه داده شده بود. اما در سالهای اخیر، محققان متوجه شدهاند که صدای مداوم اقیانوس – که زمانی نویز پسزمینه محسوب میشد – پر از اطلاعات بیولوژیکی است. صداهای نهنگ، کلیکهای دلفینها، حتی صدای خشخش میگوهای گازگیر را میتوان با وضوح شگفتانگیزی تشخیص داد.
برای آبادی و تیمش، این موضوع جنبه شخصی و محلی دارد. محل آزمایش اولیه آنها در محدوده زیستگاه نهنگهای قاتل ساکن جنوب قرار دارد، جمعیتی محبوب اما در معرض خطر انقراض که بیشتر سال را در آبهای بین سیاتل و جزیره ونکوور میگذرانند.
این نهنگهای قاتل در شمال غربی اقیانوس آرام نمادین هستند – نمادهای قدرت و اجتماع و البته شکنندگی!
تعداد آنها به تنها ۷۴ عدد کاهش یافته است که در معرض تهدید کمبود غذا، افزایش دمای آب و هیاهوی بیامان ترافیک کشتیها قرار دارند.
آبادی میگوید: «صدا برای نهنگهای قاتل همه چیز است. آنها از طریق صدا غذا پیدا میکنند، ارتباط برقرار میکنند و جهتیابی میکنند. اما همچنین به راحتی میتوانند از طریق صدا مختل شوند.»
آبهای منطقه اغلب کدر هستند و همین امر بررسیهای بصری را غیرقابل اعتماد میکند. نهنگهای قاتل تقریباً تمام وقت خود را در زیر سطح آب میگذرانند و دانشمندان برای ردیابی حرکات آنها به صدا وابستهاند. هیدروفونهای سنتی کمک کردهاند، اما آنها فقط مناطق محدودی را پوشش میدهند.
آبادی میگوید: «ما امیدواریم نشان دهیم که کابلهای فیبر نوری میتوانند صدای نهنگهای قاتل را تشخیص دهند. این به ما امکان میدهد موقعیت آنها را مثلثبندی کنیم و به کشتیها هشدار دهیم که سرعت خود را کم کنند یا از آنها دور شوند. این میتواند جان انسانها و حیوانات را نجات دهد.»
این آزمایش به مدت دو سال ادامه خواهد داشت و نبض ریتمیک دریای سالیش را در طول فصول مختلف ثبت خواهد کرد. محققان انتظار دارند همه چیز را از آواز نهنگهای کوهاندار گرفته تا غرش مکانیکی کشتیهای باری تشخیص دهند – یک چشمانداز صوتی به همان اندازه که پیچیده است، آشکارکننده نیز هست.
برای آبادی، هیجان نه تنها در دادهها، بلکه در آنچه که نشان میدهد نهفته است: رابطهای جدید با اقیانوس. او میگوید: «دریا دائماً در حال صحبت کردن است. برای مدت طولانی، ما ابزار مناسبی برای گوش دادن به آن نداشتیم.»
اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این تیم نه تنها صدای نهنگهای قاتل را رمزگشایی خواهد کرد، بلکه پایه و اساس یک رصدخانه آکوستیک جهانی را نیز بنا خواهد کرد – شبکهای که قادر به شنیدن زندگی، حرکت و تغییر در سراسر قلب آبی سیاره است.
همچنان که قایق به نزدیکی جزایر سن خوان نزدیک میشود، آخرین مه صبحگاهی شروع به کنار رفتن میکند. جایی در زیر سطح آب، صدای نهنگ قاتل طنینانداز میشود – صدایی آرام و وهمآور، صدایی که کیلومترها امتداد مییابد. اکنون این احتمال وجود دارد که طناب شیشهای نازکی که بر کف دریا قرار دارد، قبلاً آن را شنیده باشد و برای اولین بار، اقیانوس ممکن است بالاخره از طریق همان فیبرهایی که همه ما را به هم متصل میکنند، صحبت کند.»
شیما آبادی و تیم تحقیقاتی
شیما آبادی، استاد دانشکده اقیانوسشناسی دانشگاه واشنگتن که تحقیقاتش در حوزه علوم اقیانوسی را بر پردازش سیگنال های صوتی متمرکز کرده، دانش آموخته کارشناسی مهندسی مکانیک دانشگاه تهران در سال ۲۰۰۸ است و در ادامه در سال ۲۰۱۰ دوره کارشناسی ارشد و در سال ۲۰۱۳ دوره دکتری مهندسی مکانیک را در دانشگاه میشیگان به پایان برده است.
انتهای پیام
* نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند