Upsweep: звук, который Тихий океан уже издавал, когда мы начали слушать
Звук был там еще до того, как кто-то начал слушать.
В августе 1991 года Тихоокеанская морская экологическая лаборатория, исследовательское подразделение Национального управления океанических и атмосферных исследований США в Ньюпорте, штат Орегон, начала запись с системы SOSUS. SOSUS, система звукового наблюдения, была активом холодной войны: сеть гидрофонов, уложенных ВМС США на дне океана, чтобы отслеживать советские подводные лодки по шуму их механизмов. Когда холодная война пошла на спад, часть сети открыли гражданской науке, и небольшая группа океанографов внезапно получила непрерывное ухо на целый океанический бассейн, то, что не смог бы купить ни один исследовательский бюджет.
Первым необъяснимым явлением, которое лаборатория нашла в тихоокеанских данных, оказалась не подводная лодка и не кит. Это была повторяющаяся структура, которую никто не смог назвать. Ее назвали Upsweep, и более трех десятилетий спустя это по-прежнему все, что у нее есть: имя.
Upsweep это не одиночный шум. NOAA описывает его как длинный поезд узкополосных восходящих звуков, каждый длительностью в несколько секунд. Внутри каждого свипа частота поднимается от низкой к высокой, затем начинается следующий свип, и следующий, в последовательности, которая может тянуться бесконечно. Слушавшие ускоренные записи обычно прибегают к одним и тем же сравнениям, далекая сирена или подъем и спад звука скорой помощи, хотя на настоящей скорости и высоте он куда медленнее и тяжелее. Технически важно то, что свипы узкополосные: акустическая энергия сосредоточена в узком диапазоне частот, а не размазана по спектру. Природные широкополосные события, например раскалывание льда, обычно звучат иначе.
Второй технический факт это громкость. Уровень источника Upsweep достаточно высок, чтобы его записывали по всему Тихому океану. Это очень много акустической энергии для чего-то, чего никто никогда не видел.
Определение места звука в глубине океана это арифметика. Звук в море идет по естественному волноводу, глубокому звуковому каналу, который иногда называют каналом SOFAR, слою на промежуточной глубине, где температура и давление вместе дают звуку минимальную скорость. Низкочастотная энергия, попавшая в канал, преломляется обратно к его середине вместо того, чтобы уйти вверх или вниз, и потому может пройти тысячи километров почти без потерь. Если сигнал приходит на три и более далеко разнесенных гидрофона, разницу во времени прихода можно превратить в координаты. С одним прибором координат нет вовсе.
Upsweep пришел на достаточное число приборов, чтобы его локализовать. NOAA указывает источник примерно на 54 градусах южной широты и 140 градусах западной долготы. Это одно из самых пустых мест на планете: открытый южный Тихий океан, далеко к югу от судоходных путей, восточнее Новой Зеландии и примерно в 2500 милях к западу от южной оконечности Южной Америки. Там нет ни острова, ни исследовательской станции, ни постоянного человеческого присутствия.
Но кое-что на картах все же есть. NOAA отмечает, что позиция попадает вблизи области предполагаемой вулканической сейсмичности. Слово предполагаемой здесь работает всерьез. Оно не означает, что кто-то сфотографировал извергающееся жерло в этой точке. Оно означает, что сейсмическая летопись района совместима с вулканической активностью где-то поблизости. Собственная сводка лаборатории заканчивается фразой, которую она не пересматривала: происхождение звука не установлено.
Есть и календарь. Upsweep сезонен. Его амплитуда растет и падает в течение года, обычно достигая пиков весной и осенью. NOAA прямо говорит, что не знает почему. Пики могут означать, что сам источник активнее в эти периоды, или что источник постоянен, а океан между источником и гидрофонами меняется по сезонам. Глубокий звуковой канал не жесткая труба. Его глубина и эффективность сдвигаются с температурой воды, с положением океанических фронтов, а на крайнем юге с наступлением и отступлением морского льда. Сигнал, который вовсе не меняется, все равно может звучать громче и тише на посту прослушивания за тысячи километров.
И Upsweep угасает. Общий уровень источника снижается с 1991 года. Он не прекратился. Звуки по-прежнему регистрируются на автономных гидрофонных решетках NOAA в экваториальной части Тихого океана, специально построенных гражданских приборах, которые лаборатория развернула, перестав зависеть от флотской техники. То, что производит этот шум, тише год от года уже более тридцати лет и при этом не выключается.
Upsweep недолго оставался в одиночестве. В конце девяностых те же решетки уловили небольшой каталог странных записей, которые позже прославились в интернете. Bloop, зафиксированный в 1997 году на дальности более 5000 километров, кратко обсуждался как возможно биологический, пока NOAA не отнесла его к криосейсмам, растрескиванию и отколу крупных ледяных масс, к каковому выводу агентство пришло к 2012 году. Slow Down, записанный 19 мая 1997 года, это примерно семиминутное падение частоты, приписываемое айсбергу, севшему на мель у Антарктического полуострова. Train того же года это ровный гул, который связывают с айсбергом, волочащим киль по дну в море Росса. Julia, записанная в 1999 году, была отнесена к крупному айсбергу, севшему на мель у Антарктиды. Whistle, пойманный 7 июля 1997 года на 8 градусах северной широты и 110 градусах западной долготы, похож на сигналы извергающихся подводных дуговых вулканов, но был зарегистрирован лишь одним гидрофоном, и потому локализовать его не удалось вовсе.
Закономерность этого списка легко упустить. Почти каждый знаменитый загадочный звук NOAA разгадан, и большинство оказалось льдом. Upsweep единственный неразгаданный и при этом единственный, который звучит непрерывно еще с момента до начала записей.
Ни одно исследовательское судно никогда не ходило на 54 юга, 140 запада, чтобы посмотреть. Судовое время в Южном океане дорого и дефицитно, погода на этой широте одна из худших в мире, а звук, вежливо повторяющийся десятилетиями, так и не создал достаточной срочности, чтобы получить место в расписании.
Выводы и открытые вопросы
Вулканическая трактовка ведущая, и она исходит от самих акустиков NOAA. Подводный вулканизм производит ровно то семейство сигналов, о котором идет речь. Когда морская вода достигает расплавленной породы, она вскипает импульсами, а магма, движущаяся по каналу, дает гармонический тремор, узкополосный тон, способный подниматься и опускаться по частоте при изменении давления. Лаборатория, сделавшая записи, десятилетиями использует гидрофоны для обнаружения извержений на хребте Хуан-де-Фука и в других местах, так что она знает, как выглядит вулканическая акустика. Слабость в том, что вулкан на этом месте не подтвержден. Нет наблюдавшегося извержения, нет картированной постройки, нет шлейфа, нет свежего образца лавы. Одиночный вулканический источник, сохраняющий по сути одну и ту же акустическую подпись более тридцати лет, тоже был бы необычен.
Трактовку через распространение поднимает сама NOAA, и относится она к сезонности, а не к звуку. Она предполагает, что источник может быть примерно постоянным, тогда как способность океана переносить сигнал меняется в течение года. Слабость в том, что это вообще не объяснение Upsweep. Оно объясняет календарь и оставляет источник ровно настолько же неопознанным.
Биологическая трактовка принадлежит ранним годам. Повторяющиеся серии криков это то, что производят крупные усатые киты, и в частности рассматривались последовательности финвалов. От нее отказались, потому что повторяемость слишком механически ровная, а уровень источника слишком высок для животного. Этот вариант фактически закрыт, а не открыт.
Ледовая трактовка предлагается по аналогии, на разумном основании: Bloop, Julia, Slow Down и Train все свелись ко льду. Слабость двойная. Точка на 54 юга лежит заметно севернее зоны, где садятся на мель крупные айсберги, а криогенные сигналы широкополосные, нерегулярные и событийные, тогда как Upsweep узкополосный и неумолимо повторяющийся.
Есть и открытая теория, которую стоит назвать именно открытой: источником может быть донная структура, которой попросту нет ни на одной карте. Большая часть глубокого океана на этой широте никогда не обследовалась с судна. Есть спутниковая альтиметрия, которая выводит форму дна из крошечных неровностей поверхности моря и различает объекты лишь в километровом масштабе. Активное гидротермальное поле или небольшой вулканический конус могли бы находиться на 54 юга и оставаться невидимыми для всех используемых сегодня карт. Это гипотеза о пробеле в покрытии, а не утверждение об объекте, и читать ее следует именно так.
По-настоящему необъясненным остается спад. Никто не опубликовал убедительного объяснения, почему источник становится тише более трех десятилетий и при этом не смолкает. Остывающая вулканическая система вела бы себя так. В принципе так же вело бы себя и медленное изменение звукового канала океана или изменение чувствительности и расположения слушающих приборов. Эти возможности не разделены.
Открытые вопросы необычно решаемы для загадки такого возраста. Один сезон донных сейсмометров, развернутых на 54 юга, 140 запада, почти наверняка отличил бы вулканический источник от любого другого, потому что вулканический тремор имеет сейсмическую подпись, а дрейфующий айсберг нет. Многолучевая батиметрическая съемка нескольких сотен квадратных километров показала бы, есть ли там некартированная постройка. Сопоставление сезонной кривой амплитуды с измеренными условиями звукового канала и с площадью льда в Южном океане проверило бы идею распространения напрямую, и эту работу можно сделать по архивным данным вовсе без судна. И наконец вопрос, который никому не нравится: Upsweep затухает с первого дня записи, и если он смолкнет прежде, чем кто-то поедет смотреть, дело закроется без ответа внутри.