Volání plejtváků pomáhá vědcům zkoumat vrstvy ukryté pod oceánským dnem

Krátké, hluboké pulzy plejtváka myšoka pronikají mořským dnem a odrážejí se od skalních vrstev až dva kilometry pod ním. Z toho, co seismologové roky přehlíželi jako biologický šum, se stal nový nástroj geofyziky.

Foto: Bernard Spragg - licence CC0 1.0

Václav Kuna tehdy ještě studoval na Oregon State University a analyzoval záznamy oceánských seismometrů rozmístěných u transformního zlomu Blanco, zhruba 150 kilometrů od pobřeží Oregonu. V datech z let 2012–2013 si všiml zvláštně pravidelných signálů – některé se objevovaly na seismometrech, ale ne na hydrofonech, a to nedávalo smysl, pokud by šlo jen o zvuk šířící se vodou. Část energie musela pronikat do hornin pod dnem a vracet se zpět jako seismická vlna. Sám proto později přiznal, že objev byl „tak trochu výsledek prokrastinace“ při hlavní práci na zemětřeseních. Výsledek ale v únoru 2021 publikoval v časopise Science a otevřel tím nečekanou kapitolu mořské geofyziky.

Jak z velrybího pulzu vznikne obraz podzemí

Plejtvák myšok (Balaenoptera physalus) vydává jedny z nejhlasitějších zvuků v živočišné říši: krátké pulzy kratší než jedna sekunda, s klesající frekvencí zhruba od 23 do 18 Hz a hladinou kolem 189 decibelů ve vzdálenosti jednoho metru. Písně, které Kuna zachytil, obsahovaly 212 až 593 takových pulzů opakujících se každých 30–40 sekund a trvaly dvě a půl až téměř pět hodin.

Princip je překvapivě blízký klasické aktivní seismice. Každý pulz se šíří vodou jako přímá vlna a zároveň se odráží mezi hladinou a dnem; z rozdílu příchodů těchto vln vědci nejprve určili polohu velryby. Když zvuk dopadl na mořské dno, část energie přešla do hornin jako seismická P-vlna. Ta se lámala a odrážela na rozhraních geologických vrstev a její ozvěny zaznamenaly seismometry na dně. Z časů příchodů šlo dopočítat mocnost jednotlivých vrstev i rychlost, jakou jimi vlny procházejí.

Tři patra pod oregonským dnem

U zlomu Blanco se podařilo rozlišit tři hlavní úrovně oceánské kůry:

• Nezpevněné sedimenty – mocnost přibližně 380–650 metrů, nízké rychlosti P-vln odpovídající měkkým usazeninám.
• Bazaltové podloží – vrstva silná zhruba 1,8 kilometru s rozptylem asi ±0,3 km, tvořící horní část pevné oceánské kůry.
• Gabrová spodní kůra – signál nesl informaci i z této hloubky, přestože jemné rozlišení bylo nejsilnější v horních dvou kilometrech.

Celkově tak velrybí zpěv osvětlil přibližně 2,2 až 2,5 kilometru pod mořským dnem. Znalost těchto vrstev pomáhá zpřesnit modely zemětřesení na zlomech a odhadovat kapacitu sedimentů pro ukládání uhlíku.

Doplněk, ne náhrada

Vzduchová děla zůstávají standardem mořské seismiky. Jejich signál pokrývá pásmo zhruba 5–80 Hz, zatímco volání plejtváka myšoka se soustředí hlavně do rozmezí 15–25 Hz. Obraz z velrybích pulzů je proto hrubší, poměr signálu k šumu nižší a zdroj samozřejmě nelze naplánovat ani nasměrovat.

Jenže vzduchová děla jsou drahá, logisticky náročná a mají prokazatelné dopady na chování kytovců; studie z roku 2024 ukázala, že keporkaci v jejich přítomnosti přepínají na zpěv, což naznačuje stresovou reakci. Velrybí volání naproti tomu nepřidávají do oceánu žádný dodatečný hluk. Největší síla metody tak spočívá jinde než v přímém nahrazení vzduchových děl: v chytrém znovuvytěžení archivních a průběžně sbíraných dat tam, kde klasický průzkum není dostupný nebo je problematický.

Co se stalo od roku 2021

Kunův důkaz konceptu nezůstal osamocený. V roce 2025 vyšla antarktická studie, která přímo srovnala profily pořízené z velrybích volání s profily ze vzduchových děl na částečně shodné trase v Bransfieldově průlivu. Hlavní rysy si odpovídaly, i když obrazy ze vzduchových děl byly ostřejší. Téhož roku irský tým prokázal, že písně plejtváků myšoků zachycují i pozemní pobřežní seismometry, což otevírá cestu k levnému, dlouhodobému sledování migrace velryb pomocí stanic, které už dávno stojí na pevnině.