العلم في صور

تظهر صور أحدثها الحاسوب لقاع البحر المحيط بالولايات المتحدة معالم جيولوجية بتفصيلات رائعة في مناطق تم وضع خرائط لها بوساطة أجهزة سونار مصممة لرسم الخرائط (يمين الخط الأسود).

يُمثِّل جرف يبلغ ارتفاعه ميلا واحدا حافةَ المنحدر القاري غرب فلوريدا. ويعادل ارتفاع هذا الجرف، المعروف باسم جرف فلوريدا، أربع مرات ارتفاع ناطحة السحاب المعروفة باسم إمپايرستيت في نيويورك. وفي حين يبلغ معدل ميل سطح هذا الجرف 35 درجة، فإن ميل المنحدر القاري في أمكنة أخرى يبلغ بضع درجات، كما أن جدران هذا الجرف تكاد تكون عمودية في أمكنة عديدة. وتشكل أعداد لا حصر لها من الهياكل العظمية لكائنات حية قاع البحر هنا بعد أن تماسكت والتصق بعضها ببعض. وكان التراكم التدريجي لهذه المادة قد شكل في إحدى المراحل منحدرا مائلا ميلا لطيفا، إلا أن قوة ما، ربما تكون تيارات جارفة عظيمة، قد حتت قاعدة المنحدر. وحاليا تنزُّ مياه جوفية عالية الملوحة من سطوح هذا الجرف وتذيب الصخور، وهذا يضعف المنحدر لدرجة أنه قد ينهار ساحبا معه كمًّا كبيرا من المواد التي تعلو هذه الصخور. ومما يثير الدهشة أن العلماء لم يعثروا عند قاعدة الجرف سوى على النزر اليسير من تلك المواد التي سحبها النَّز.

هناك ثلاثة أنواع من الحواف على طول حدود أمريكا الشمالية. الحواف التي تواجه المحيط الأطلسي وخليج المكسيك تسمى الحواف السلبية، لأنها جزء لا يتجزأ من لوح أمريكا الشمالية، وبالتالي فإنها تتحرك معها باعتبارها متوضعة فوقها. من ناحية أخرى تمتد الحافة الغربية للولايات المتحدة على طول الحد الأمامي للوح أمريكا الشمالية، حيث تشق طريقها بطحن وإزاحة القشرة الأرضية الواقعة تحت المحيط الهادي. ويأخذ هذا التصادم شكلين: فعلى معظم امتداد كاليفورنيا (وهي حافة منزلقة ممتدة) ينزلق لوح أمريكا الشمالية على الجنب فوق لوح المحيط الهادي على طول نظام من الانكسارات شبه العمودية في الأرض تُعرف بصورة عامة باسم: صدع سان أندرياس. أما إذا توجهنا إلى الأعلى من الساحل، (وهو حافة تقارب) فإن لوح أمريكا الشمالية يشق طريقه بقوة فوق شريحة من قشرة المحيط تسمى: لوح جوان دي فوكا.

نَحَتَ انهيار قاع البحر جيبا في المنحدر القاري بعيدا عن شاطئ وسط أوريگون. ويشير انتشار مخلفات الأحجار الصخرية الناجمة عن النحت، والممتدة نحو الخارج من خليج له شكل الهلال ويقع ضمن المنحدر القاري، إلى الممر الذي سلكته هذه الأنقاض في حركتها. ويبلغ عرض الجيب المحفور ستة كيلومترات – أي ما يعادل عرض جزيرة مانهاتن. كما أن ارتفاع بعض الكتل الحجرية المزاحة، التي تتوضع حاليا فوق البروز القاري، يعادل ارتفاع ناطحات السحاب الحديثة. وهناك احتمال كبير بأن تكون هزة أرضية هي السبب في الانهيار الذي أدى إلى تدحرج هذه الكتل الصخرية الضخمة على المنحدر. وبإمكان مثل هذا الانهيار المفاجئ للمنحدر القاري أن يولِّد موجاتِ مدًّ عاتية قد تغمر السواحل القريبة، وترتحل عبر المحيط الهادي وتُحدِث دمارا وخرابا على الشواطئ البعيدة.

تُهزِّم⁽¹⁾ pockmark معالم تشبه حُفَرَ البراكين قاع البحر بعيدا عن الشاطئ على مسافة تمتد من الميسيسيپي إلى تكساس الشرقية. وتملأ هذه الحفر، التي على شكل أحواض صغيرة، تراكمات كثيفة من الرسوبيات – وبعضها يحتوي على بلايين البراميل من النفط والغاز. وتحجب سلاسل المرتفعات والقباب الموجودة بين هذه الأحواض أجراما ملحية من أحجام وأشكال مختلفة مدفونة بشكل ضحل. وكانت كتل الملح هذه قد تشكلت بشكل مبدئي نتيجة لتبخر مياه خليج المكسيك (قبل نحو 180 مليون سنة). ومن ثم دُفنت هذه الطبقة من الملح بحمل هائل من الرسوبيات التي نُحتت من جبال روكي وحملتها مياه الميسيسيپي إلى الخليج. ونظرا لأن الملح مقاوم للانضغاط فإنه ينساب بدلا من أن يتصلب ويتماسك. وهكذا فإن بثرات هائلة من الملح برزت إلى الأعلى على شكل فقاعات نتيجة لثقل طبقة الرسوبيات التي تغطيه، وانتشرت نحو البحر المفتوح.

 يُغطي بساط متموج من الرسوبيات قعر البحر بعيدا عن شاطئ أوريگون. وقد نجمت هذه التموجات عن اصطدام مباشر وقع بين لوح (صفيحة) قارة أمريكا الشمالية ولوح جوان دي فوكا. ويحتُّ لوح أمريكا الشمالية الرسوبيات المتوضعة من لوح جوان دي فوكا الهابط ويكومها على شكل ثنيات، وكأنه جرّاف هائل، كذلك المستخدم في شق الطرق وتعبيدها. وتشكل تموجات الرسوبيات في الشمال (في أسفل اليسار) مرتفعات واضحة المعالم، أما في الجنوب (في أعلى اليمين)، حيث يبرز جزء من لوح جوان دي فوكا من تحت الرسوبيات التي تغطيه، فإن التموجات تبدو مكدسة وبعضها قريب من بعض إلى درجة أنها تشكل صفا من المصاطب.

فالسواتلُ (a) لا تستطيع قياس عمق قاع البحر مباشرة، ولكن يمكنها استشعار التقلبات التي تحدث في ارتفاع الماء عند سطح المحيط. وعلى سبيل المثال فإن الساتل جيوسات Geosat، الذي تستخدمه البحرية الأمريكية، يستطيع قياس المسافة إلى سطح المحيط بدقة تصل إلى خمسة سنتيمترات عن طريق ارتداد النبضات الرادارية إليه من سطح الماء تحته. ونظرا لأن موقع الساتل معروف بدقة تامة، فإن هذه الطريقة تمكننا من قياس ارتفاع سطح مياه البحر.

يمكن لسطح المحيط أن يغير جانبيته بمقدار يصل إلى 200 متر. وتعكس هذه التموجات فروقا طفيفة جدا في الثقالة الأرضية من مكان إلى آخر. وهذا يتسبب في توزع المياه بصورة غير مستوية. وبشكل عام فإن هذه التغييرات في سطح المحيط الناجمة عن الفروق في الثقالة تسببها الطبوغرافية الوعرة لأرضيات قيعان المحيطات. وعلى سبيل المثال، فإن بركانا عظيما مغمورا يبلغ ارتفاعه 2000 متر، وعرضه 40 كيلومترا سيسحب المياه نحوه، مما يتسبب في حدوث بروز في سطح المحيط الذي يعلوه بمقدار مترين تقريبا. ولكن معالم قيعان البحار التي تقل المسافة من أحد جانبيها إلى الجانب الآخر عن عشرة كيلومترات لا تكون كتلتها بصورة عامة قادرة على التأثير في سطح المحيط، لذا فإن أجهزة الرادار المحمولة على السواتل تكون عاجزة عن اكتشافها. إضافة إلى ذلك، فإن بإمكان فروق الثقالة الأرضية (ولا سيما قرب الحواف القارية) أن تعكس اختلافات في كثافة صخر القاع بدلا من طبوغرافيته. ومع ذلك فإن السواتل تزودنا بخرائط واضحة المعالم، ولو أنها ليست كاملة، لمناطق لم يجر مسحها بوساطة السفن حتى الآن.

أما أجهزة السونار متعددة الحزم الشعاعية (b) فإنها تقيس عمق المحيط عن طريق ارتداد الصوت من قاعه. وتوظف هذه التقنية الحديثة عددا كبيرا من مصادر إطلاق الصوت وأجهزة الاستماع المحمولة على متن سفينة مسح جيولوجي، وذلك خلافا لمسبارات رجع الصدى البسيطة. وتُصدِر هذه الأجهزة كل بضع ثوان دفقة من الصوت تصل فقط إلى قطاع صغير من قاع البحر يتعامد مع الاتجاه الذي تتحرك السفينة نحوه. وفي الوقت نفسه تبدأ أجهزة الاستماع بتسجيل الأصوات المنعكسة من القاع، وهي أجهزة مصممة بحيث لا تلتقط سوى الأصوات المنعكسة من داخل سلسلة من الحارات الضيقة من قاع البحر، موازية لاتجاه السفينة. وهكذا فإن رجع الصدى الملتقط في السفينة يكون صادرا فقط عن المناطق التي تتقاطع فيها القطاعات الضيقة للصوت وأروقة الاستماع. ويزودنا توقيت هذه الانعكاسات بجانبية (منحى) لعمق قاع البحر. وتسجَّلُ مثل هذه الجانبيات كل بضع ثوان فيما تتحرك سفينة المسح على الماء فوق قاع البحر. وهكذا فإن المشاهَدات المتتالية تنشئ تدريجيا رقعات مستمرة من التغطية على طول خط سير السفينة. ويستطيع العلماء رسم خريطة كاملة لمنطقة ما – عن طريق جعل السفينة تكرر الإبحار ذاته بما يشبه حركة آلة حَشَّ العشب. ولكن بالنظر إلى أنه ليس هناك سوى أقل من مئتي سفينة مجهزة بالأدوات اللازمة للقيام بمثل هذه المهمة، فإن رسم خريطة لمجمل قيعان البحار والمحيطات في العالم كله بهذه الطريقة من شأنه أن يستغرق مئات السنين.

أما طريقة سونار المسح الجانبي side-scan sonar  c  فتعطينا رسما منظوريا مختلفا للشكل الذي يبدو عليه قاع البحر. فالأدوات المستخدمة في هذه الطريقة تكون محملة على مزلجة تجرها سفينة. وتعمل وحدتا سونار، كل منهما مثبتة بأحد جانبي المزلجة، واحدة كمصدر للصوت والأخرى كجهاز للاستماع في وقت معا. وتصدر هاتان الوحدتان طلقات صوتية إلى الخارج على كل من الجانبين. فإذا كان قاع البحر مستويا وأملس، فإن هذه الطلقات لن ترتد إلى مصدرها (تماما كما هي الحال عند توجيه حزمة من الضوء بشكل مائل نحو مرآة). ولكن إذا كان قاع البحر وعرا فإن الصوت الذي يصطدم بالقاع سيتفرق (يتشتت) في جميع الاتجاهات، بحيث يعود جزء منه إلى المزلجة الحاملة للسونار (كما هي الحال عندما تنعكس حزمة من الضوء تنير سطحا من الزجاج المسحوج فتنتشر في جميع الاتجاهات). وهكذا يكون بإمكان العلماء أن يحصلوا على صورة لبُنْيَة قاع البحر تشبه الصورة الملتقطة باللونين الأسود والأبيض، وذلك عن طريق الموازنة بين مدى اتساع الأصداء المسجلة بالنسبة إلى مختلف الظلال الرمادية وعرض النتائج لإظهار المسافة من المزلجة. ولكن الصورة المأخوذة بطريقة سونار المسح الجانبي لا تحدد ارتفاعات السطوح تحتها، شأنها في ذلك شأن الصورة الضوئية (الفوتوغرافية) المفردة المأخوذة من الجو.

إن أكثر المناظر دقة وتفصيلا لقاع البحر هي تلك التي يتم الحصول عليها عن طريق التصوير الضوئي الذي يجري تحت الماء (d) باستخدام آلة تصوير (كاميرا) يسحبها غواص على طول القاع، وتوضع على مركبات غائصة يتم توجيهها عن بعد. وهذه المعدات التي تحمل آلات التصوير تعطي الباحثين الفرصة لاستكشاف قاع البحر عن كثب. ومع ذلك فإنه بالنظر إلى أن أكثر الكشافات الضوئية قوة لا تستطيع اختراق مياه البحر بشكل فعّال، فإن المناظر المأخوذة بالتصوير الضوئي تظل محدودة بالمسافة القصيرة التي يمكن للحزم الضوئية الصُّنعية اختراقها.