Med en avanceret type ekkolokalisering kaldet sub-bottom profiling kan maringeologerne ‘se’ gennem havbunden og identificere lige præcis den del af havbundslagkagen, de skal bruge. Næste problem er så at få en borekerne op derfra, men også her kan metoden hjælpe.
Forskerne på ROCS-togtet ledte efter områder vest for Island, hvor de kunne tage prøver af havbund helt tilbage til seneste mellemistid, kaldet Eem. Det var en varm periode, hvor der foregik store klimatiske ændringer over relativt kort tid. En situation, som kan minde lidt om den, vi har i dag, og som forskerne derfor er interesserede i at lære om.
Havbunden fungerer mange steder som en lagkage, hvor de ældste lag ligger længst nede og med tiden er blevet dækket af tiltagende yngre lag sedimenter (ler, sand, silt m.m.). Det øverste lag i lagkagen er selve havbunden. Eem-mellemistiden startede for ca. 130.000 år siden og sluttede for ca. 115.000 år siden, da seneste istid begyndte. Det vil sige, at det, der dengang var havbunden, siden er blevet dækket af sand, grus og mudder. I nogle områder er det virkelig store mængder, andre steder ikke så meget, afhængigt af havstrømme, varierende havniveauer, placering af flodudmundinger m.m.
Læs også: Geologiske lag leder grundvandet på vej
Men hvordan finder man lige ud af, hvor det rigtige lag er, når det er begravet af andre lag? Maringeologerne på ROCS-togtet benyttede en smart anordning, kaldet en sub-bottom profiler (SBP), der kan ’fotografere’ de øverste ca. 50 meter af havbunden via lydbølger som på eksemplet herunder. Den skaber billeder, hvorpå forskerne kan se, hvordan lagene fordeler sig, om det passer på beskrivelsen af Eem-havbunden, og om lagene er bløde eller hårde. Hvilket også er vigtigt, da det kan være svært at få en god kerne taget på store havdybder, hvis bunden er meget hård.
Selvom der ligger et flot, tydeligt Eem-lag dernede, kan det være bedre at sejle videre og finde et andet sted, hvis bunden er for hård. Det rør, der tages kerner med, er desuden ikke altid ret langt. På ROCS-togtet var det seks meter. Hvis de ønskede lag starter mere end seks meter nede, kan man ikke nå dem.
Måler lydens ‘impedans’
Sub-bottom profileren (SBP’en) fungerer ved at sende en højfrekvent lydpuls fra en særlig mikrofon ned gennem vandsøjlen. Lydbølgerne spreder sig 360 grader ud fra mikrofonen, men en lille del af dem kastes tilbage, når de rammer noget. For eksempel havbunden eller en stor stime fisk. Afhængigt af, hvad lydbølgerne rammer, kastes en større eller mindre del af lyden tilbage i retning af skibet, hvor SBP’en opfanger den. Den måler, hvor lang tid det tog for lyden at blive kastet tilbage, og hvor kraftigt det reflekterede signal er. Det laves om til et rumligt billede på skærmen, der viser overgangen mellem de forskellige lag, lyden mødte på vej ned gennem havbunden, samt deres relative hårdhed.
Lysere farver er meget hårdt materiale, mørkere farver mindre hårdt. Det er en form for ekkolokalisering, som bygger på princippet om akustisk impedans, forstået som lydhastighed i givet materiale gange materialets densitet (massefylde):
Akustisk impedans: Z = v *ρ
Z = akustisk impedans
v = lydens hastighed i et materiale
ρ = materialets densitet
Når lyden bevæger sig gennem vand, er der én impedans, men når lyden rammer havbundens øverste lag, skifter densiteten på det materiale, lyden rejser igennem. Derfor ændres hastigheden, og dermed ændres impedansen. Jo større denne ændring er, des kraftigere en tilbagekastning af lyd sker der. Derfor vil overgangen fra et blødt sandlag til et hårdere lerlag give en stor ændring i impedans, som slår ud med et kraftigt signal på skærmen. Den overgang vil lyse mere op end mellem to sandlag.
Alt dette foregår meget hurtigt (op til fem impulser i sekundet på ROCS-togtet), mens skibet sejler afsted. Alle disse signaler kombineres løbende og giver et samlet billede af havbunden, der hvor skibet har sejlet.
Højfrekvent seismik
Helt overordnet kalder man også kortlægningsteknikker med brug af ekkosignaler for seismik. Her skelnes dog mellem brugen af høje og lave lydfrekvenser, og SBP hører til højfrekvens-delen. Den giver en høj detaljegrad i få meters dybde, hvorimod lavfrekvent seismik giver lavere detaljegrad, men i større dybder.
