海底地质剖面 -海底地形剖面

8 g, a1 ]: z) y, ~4 J( r- _* M

桌子上放着一张海底地图，她身后的架子上是滚动声纳剖面图

: o& S, K/ s# U: R7 b0 k. P

她绘制的海底地图被称为“现代制图学中最杰出的成就之一”，然而很少有人知道她的名字。

8 j& Q' b' p7 P2 s& \2 f* F

世界上第一幅全球性海底地形图出自她手，让大众得以知道大西洋中洋脊的存在，并彻底改变了大众对大陆漂移学说的科学认知。从这一点来说，称其为20世纪最伟大成就之一背后的神秘未知的女人毫不为过。

开天辟地，深入海底

1492年到1502年间，意大利著名航海家哥伦布四次横渡大西洋，发现美洲大陆，开启人类对未知疆土的探索热潮；1969年，阿姆斯特朗乘坐阿波罗11号登上月球表面，迈出了人类的第一步。

对于太空和陆地，人类有足够的野心和方法去进行无限探索，但对于见不得光的海底深处，在很长一段时间里，人类却无能为力。尽管在过去的100年里进行了各种深海探险并从海底采集了样本，但人类对海洋最深处的了解仍然很少。

/ @- r/ O9 f0 O0 x

马里亚纳海沟地形图

$ e9 `+ c1 @2 W+ D/ u! S* ?/ w4 ]

在玛丽·塔普(Marie Tharp)之前，地质学家和绘图员，整个世界，包括科学界，都认为海底是一片虚无。

1948年，28岁的玛丽走进哥伦比亚大学新成立的地球物理实验室，想要寻得一份工作。但在时代背景下，实验室的科学家都是男性，在那里工作的妇女被降级为秘书或助理。

0 E; M- G8 C0 X2 i* j' w9 B

凭着坚强的毅力，玛丽被赋予了解释探测结果的任务(声纳探测测量海洋深度的记录)，这些探测结果是她的男同事进行远洋探险时带回的。在她对这些枯燥数据的分析背后，艺术与科学的结合催生了一项重要工作：第一张海底综合地形图，这为证明当时备受争议的大陆漂移理论奠定了基础。

( @) C2 j o$ J* a. E

综合起来，玛丽的科学知识、对细节的观察和她作为制图师的高超技艺揭示的不是一个巨大的空平面，而是一个由山脉、火山、山脊和裂缝组成的完整世界，以及一个通向过去的大门，让科学家们有办法想象大陆和海洋是如何随着时间的推移而被创造出来的。

+ P& p8 U* \1 `: X. y' t% s( H

塔普横跨北大西洋的东西剖面图

正如玛丽把她20多年的职业生涯奉献给拉蒙特地质观测站，从事绘制地球上每一片海底地图的任务一样，她把自己的个人生活奉献给了与同事布鲁斯·希曾之间的深厚友谊。

h6 C7 D9 K- ^6 f

长期的合作让玛丽和布鲁斯在科学界的地位越来越突出，他们互相倾慕，结果却被他们所工作的研究所嫉妒和抛弃。他们矢志不渝，继续完善他们的工作，不仅为人类对海底的探索做出了贡献，也为后代看待整个地球的方式做出了贡献。

在大西洋发现大裂谷，她如何用手绘制海底地图

8 J6 U2 y1 o k5 @/ n

大多数海啸始于海底或海底发生的地震；海底为鱼类、珊瑚以及微生物、甲壳类动物和其他生物的复杂群落提供了栖息地；海底的地形控制着分配热量的水流，有助于调节地球的气候。

7 ]7 k0 I1 Q8 c% S g1 e3 k

* K. |% Q4 P0 |& ~" f! \. ~. D

海因里希·贝朗手绘的希曾-塔尔普1977年“世界海底”地图

+ R* @( r; ?. ~* G6 b$ K

1 b2 H4 Y& W+ k1 K7 v4 i3 t p

然而，对人与自然如此重要的海底，人们也只能在浅海地区进行小范围摸索。一直到20世纪50年代，许多科学家都认为海底毫无特色。

地质学家兼海洋学家玛丽·塔普(Marie Tharp)绘制的地图改变了人们对三分之二世界的想象。从1957年开始，塔普和她的研究伙伴布鲁斯·希曾开始出版第一张海底综合地图，显示出海底的主要特征——山脉、山谷和海沟，并且大部分是以系统的方式布局。

; h. W1 g% B" _6 u. H

她绘制的图像对板块构造理论的发展至关重要——板块或地壳的大部分相互作用产生了地球的地震和火山活动。早期的研究人员——尤其是魏格纳，注意到非洲和南美洲的海岸线重合度非常好，并提出大陆漂移学说；塔普发现了大西洋中部的山脉和裂谷，两个大陆可能在这里被撕裂。

多亏了塔普对海底的手绘图，你可以想象从纽约到里斯本的大西洋海底漫步。这次旅行将带你沿着大陆架出发，然后向下朝着索姆深海平原，你需要绕过被称为海山的水下山脉，然后你开始慢慢爬上中大西洋山脊——一个被淹没的南北向山脉。

1 }0 g3 m6 ]7 E' W

在上升到海平面以下2500米，到达山脊的顶峰后，你会下降一百多米，穿过山脊的中央裂谷，然后继续向上越过山脊的东部边缘。然后回到海底，直到你开始沿着欧洲大陆坡涉水到里斯本。总步行距离约为6000公里，几乎是一个长江的长度。

- R4 c6 N9 c2 w

塔尔普出生于密歇根州的伊普西兰蒂，大学本科期间获得了英语和音乐学士学位。在1943年，她报名参加了密歇根大学的硕士学位项目，该项目旨在培养二战期间成为石油地质学家的女性。塔普后来回忆说：“女孩们需要填补空缺的职位，因为男孩子们都在打仗。”

在俄克拉荷马州的一家石油公司工作后，塔普于1948年进入哥伦比亚大学拉蒙特地质实验室担任绘图师。

- m& n8 F- |( u. C" K

塔普和布鲁斯·希曾一起工作，布鲁斯也是一名研究生，两人合作绘制海底剖面图。这些是长长的纸卷，显示了从船上用声纳测得的沿直线路径的海底深度。

玛丽·塔普地图绘制过程的图解

(a)显示了在水面上移动的两条船迹(A，B)的位置。(b)将深度记录绘制成剖面图，放大其高度以使特征更容易可视化。(c)轮廓上显示的草图特征

$ A0 |0 ]$ Y$ D/ @# W$ p2 Y; v

从一大张空白纸开始，塔普先标出经纬线。然后她会小心翼翼地标出船行驶过的地方。接下来，她会读取声纳剖面上每个位置的深度，在船的轨迹上做标记，并创建剖面图，显示到海底的深度与船行进的距离。

她的一个重大创新是创作描绘海底的草图。这些视图使人们更容易看到海底地形，并创建一个自然地理图。

塔普仔细绘制了横跨北大西洋的六个东西向剖面图，揭示了一些以前从未有人描述过的东西：大西洋中心存在一个裂缝，宽数公里，深数百米。塔普认为这是一个裂谷——一种已知存在于陆地上的伸展构造作用的产物。

1 t7 r/ t5 ~# U2 r f# [

大西洋海底

Q6 ~) e- T- L. M- J/ Q! k x- b

面对质疑，用“眼见为实”说话

起初，希曾并不赞同塔普的结果，并让塔普重新计算和起草。但当她这么做的时候，裂谷还在。

另一名研究助理正在同样大小和比例的地图上绘制。通过对比两幅地图，希曾和塔普意识到地震震中位于裂谷内部。这一发现对板块构造理论的发展至关重要：它表明裂谷中正在发生运动，而大陆实际上可能正在漂移。

玛丽·塔普的北大西洋地貌图（左）中的加那利群岛细节展示同现代测绘图（右）对比

这种见解是革命性的。1957年，希曾作为一名刚毕业的博士，在普林斯顿大学做了一次演讲，展示了裂谷和震中位置，地质系主任哈雷·赫斯回答说：“你们动摇了地质学的基础。

1959年，美国地质学会出版了希曾、塔普和拉蒙特天文台台长尤因的《海底：北大西洋》，它包含了塔普的海洋概况、想法和塔普的自然地理图。

& S6 ]& x$ k! y* P5 h" J Y5 `

一些科学家认为这项工作非常出色，但大多数人不相信。法国海底探险家雅克·库斯托决心证明塔尔普是错的。在他的研究船卡里普索号上航行时，他特意穿过了大西洋中脊，放下了水下摄影机。令库斯托惊讶的是，图像展示了裂谷的存在。

玛丽·塔普，摄于2001年7月

$ E* X* D1 s/ K' |$ c: r5 K

塔普在1999年的一篇回顾性文章中写道：“一幅画胜过千言万语，眼见为实就是这样一个老生常谈的事实。”

- G. @0 l! `$ e9 Q7 C0 R

是什么造成了裂谷？普林斯顿的赫斯在1962年的一篇论文中提出了一些想法。他假设热岩浆在裂缝处从地球内部喷出，随着冷却而膨胀，并将两个相邻的板块进一步推开，这个想法是对板块构造理论的一个重要贡献。

高科技加成，2030年前详细绘制整个海底地图

8 d0 H$ x1 W* M( O O8 S

塔尔普继续与希曾合作，试图使更多的三维海底展现在二维平面上。他们的合作包括《国家地理》1967年出版的印度洋地图，以及现在美国国会图书馆收藏的1977年世界海底地图。

# T) d2 ]9 D) o2 O" N. ^: M- ~" B

希曾于1977年去世后，塔普继续工作，直到2006年去世。1978年10月，希曾和塔普被授予哈伯德奖章，这是美国国家地理学会的最高荣誉。

如今，船只使用一种叫做条带测深的方法，这种方法是通过带状路径而不是单条测线的测量方式来测量海底深度，再结合GPS、计算机辅助图像处理等技术形成精确的宽幅海底地图。

/ m+ o" S* S* f5 ]2 R N% R

条带测深

& D7 ?" b+ F8 z" D _7 u5 A+ v% G4 T

但是由于船只移动缓慢，一艘船要花200年才能完全绘制出海底地图。由日本财团和GEBCO牵头，利用多艘船只，力争在2030年之前详细绘制出高分辨率世界海底地图。

) F9 f0 ]) I9 p& m8 k

这一雄心勃勃的举措是一个全球项目，旨在赋予世界权力，使其能够作出决策，可持续地利用海洋，并根据地球海床的详细测深资料进行科学研究。作为第一个展示海底及其丰富地形的人，玛丽·塔普的工作改变了人类对海底世界的看法，今天（7月30日），是她诞辰100周年。

: Y9 m8 a5 U% w/ ~7 A& B