誕生於100年前的塔普,如何手繪出世界上第一張海底地形圖?

桌子上放著一張海底地圖，她身後的架子

她繪製的海底地圖被稱為「現代製圖學中最傑出的成就之一」，然而很少有人知道她的名字。

世界上第一幅全球性海底地形圖出自她手，讓大眾得以知道大西洋中洋脊的存在，並徹底改變了大眾對大陸漂移學說的科學認知。從這一點來說，稱其為20世紀最偉大成就之一背後的神秘未知的女人毫不為過。

開天闢地，深入海底

1492年到1502年間，義大利著名航海家哥倫布四次橫渡大西洋，發現美洲大陸，開啟人類對未知疆土的探索熱潮；1969年，阿姆斯特朗乘坐阿波羅11號登上月球表面，邁出了人類的第一步。

對於太空和陸地，人類有足夠的野心和方法去進行無限探索，但對於見不得光的海底深處，在很長一段時間裡，人類卻無能為力。儘管在過去的100年裡進行了各種深海探險並從海底採集了樣本，但人類對海洋最深處的了解仍然很少。

馬裡亞納海溝地形圖

在瑪麗·塔普(Marie Tharp)之前，地質學家和繪圖員，整個世界，包括科學界，都認為海底是一片虛無。

1948年，28歲的瑪麗走進哥倫比亞大學新成立的地球物理實驗室，想要尋得一份工作。但在時代背景下，實驗室的科學家都是男性，在那裡工作的婦女被降級為秘書或助理。

憑著堅強的毅力，瑪麗被賦予了解釋探測結果的任務(聲納探測測量海洋深度的記錄)，這些探測結果是她的男同事進行遠洋探險時帶回的。在她對這些枯燥數據的分析背後，藝術與科學的結合催生了一項重要工作：第一張海底綜合地形圖，這為證明當時備受爭議的大陸漂移理論奠定了基礎。

綜合起來，瑪麗的科學知識、對細節的觀察和她作為製圖師的高超技藝揭示的不是一個巨大的空平面，而是一個由山脈、火山、山脊和裂縫組成的完整世界，以及一個通向過去的大門，讓科學家們有辦法想像大陸和海洋是如何隨著時間的推移而被創造出來的。

塔普橫跨北大西洋的東西剖面圖

正如瑪麗把她20多年的職業生涯奉獻給拉蒙特地質觀測站，從事繪製地球上每一片海底地圖的任務一樣，她把自己的個人生活奉獻給了與同事布魯斯·希曾之間的深厚友誼。

長期的合作讓瑪麗和布魯斯在科學界的地位越來越突出，他們互相傾慕，結果卻被他們所工作的研究所嫉妒和拋棄。他們矢志不渝，繼續完善他們的工作，不僅為人類對海底的探索做出了貢獻，也為後代看待整個地球的方式做出了貢獻。

在大西洋發現大裂谷，她如何用手繪製海底地圖

大多數海嘯始於海底或海底發生的地震；海底為魚類、珊瑚以及微生物、甲殼類動物和其他生物的複雜群落提供了棲息地；海底的地形控制著分配熱量的水流，有助於調節地球的氣候。

海因裡希·貝朗手繪的希曾-塔爾普1977年

然而，對人與自然如此重要的海底，人們也只能在淺海地區進行小範圍摸索。一直到20世紀50年代，許多科學家都認為海底毫無特色。

地質學家兼海洋學家瑪麗·塔普(Marie Tharp)繪製的地圖改變了人們對三分之二世界的想像。從1957年開始，塔普和她的研究夥伴布魯斯·希曾開始出版第一張海底綜合地圖，顯示出海底的主要特徵——山脈、山谷和海溝，並且大部分是以系統的方式布局。

她繪製的圖像對板塊構造理論的發展至關重要——板塊或地殼的大部分相互作用產生了地球的地震和火山活動。早期的研究人員——尤其是魏格納，注意到非洲和南美洲的海岸線重合度非常好，並提出大陸漂移學說；塔普發現了大西洋中部的山脈和裂谷，兩個大陸可能在這裡被撕裂。

多虧了塔普對海底的手繪圖，你可以想像從紐約到裡斯本的大西洋海底漫步。這次旅行將帶你沿著大陸架出發，然後向下朝著索姆深海平原，你需要繞過被稱為海山的水下山脈，然後你開始慢慢爬上中大西洋山脊——一個被淹沒的南北向山脈。

在上升到海平面以下2500米，到達山脊的頂峰後，你會下降一百多米，穿過山脊的中央裂谷，然後繼續向上越過山脊的東部邊緣。然後回到海底，直到你開始沿著歐洲大陸坡涉水到裡斯本。總步行距離約為6000公裡，幾乎是一個長江的長度。

塔爾普出生於密西根州的伊普西蘭蒂，大學本科期間獲得了英語和音樂學士學位。在1943年，她報名參加了密西根大學的碩士學位項目，該項目旨在培養二戰期間成為石油地質學家的女性。塔普後來回憶說：「女孩們需要填補空缺的職位，因為男孩子們都在打仗。」

在俄克拉荷馬州的一家石油公司工作後，塔普於1948年進入哥倫比亞大學拉蒙特地質實驗室擔任繪圖師。

塔普和布魯斯·希曾一起工作，布魯斯也是一名研究生，兩人合作繪製海底剖面圖。這些是長長的紙卷，顯示了從船上用聲納測得的沿直線路徑的海底深度。

瑪麗·塔普地圖繪製過程的圖解

(a)顯示了在水面上移動的兩條船跡(A，B)的位置。(b)將深度記錄繪製成剖面圖，放大其高度以使特徵更容易可視化。(c)輪廓上顯示的草圖特徵

從一大張空白紙開始，塔普先標出經緯線。然後她會小心翼翼地標出船行駛過的地方。接下來，她會讀取聲納剖面上每個位置的深度，在船的軌跡上做標記，並創建剖面圖，顯示到海底的深度與船行進的距離。

她的一個重大創新是創作描繪海底的草圖。這些視圖使人們更容易看到海底地形，並創建一個自然地理圖。

塔普仔細繪製了橫跨北大西洋的六個東西向剖面圖，揭示了一些以前從未有人描述過的東西：大西洋中心存在一個裂縫，寬數公裡，深數百米。塔普認為這是一個裂谷——一種存在於陸地上的伸展構造作用的產物。

大西洋海底

面對質疑，用「眼見為實」說話

起初，希曾並不贊同塔普的結果，並讓塔普重新計算和起草。但當她這麼做的時候，裂谷還在。

另一名研究助理正在同樣大小和比例的地圖上繪製。通過對比兩幅地圖，希曾和塔普意識到地震震中位於裂谷內部。這一發現對板塊構造理論的發展至關重要：它表明裂谷中正在發生運動，而大陸實際上可能正在漂移。

瑪麗·塔普的北大西洋地貌圖（左）

這種見解是革命性的。1957年，希曾作為一名剛畢業的博士，在普林斯頓大學做了一次演講，展示了裂谷和震中位置，地質系主任哈雷·赫斯回答說：「你們動搖了地質學的基礎。

1959年，美國地質學會出版了希曾、塔普和拉蒙特天文臺臺長尤因的《海底：北大西洋》，它包含了塔普的海洋概況、想法和塔普的自然地理圖。

一些科學家認為這項工作非常出色，但大多數人不相信。法國海底探險家雅克·庫斯託決心證明塔爾普是錯的。在他的研究船卡裡普索號上航行時，他特意穿過了大西洋中脊，放下了水下攝影機。令庫斯託驚訝的是，圖像展示了裂谷的存在。

瑪麗·塔普，攝於2001年7月

塔普在1999年的一篇回顧性文章中寫道：「一幅畫勝過千言萬語，眼見為實就是這樣一個老生常談的事實。」

是什麼造成了裂谷？普林斯頓的赫斯在1962年的一篇論文中提出了一些想法。他假設熱巖漿在裂縫處從地球內部噴出，隨著冷卻而膨脹，並將兩個相鄰的板塊進一步推開，這個想法是對板塊構造理論的一個重要貢獻。

高科技加成，2030年前詳細繪製整個海底地圖

塔爾普繼續與合作，試圖使更多的三維海底展現在二維平面上。他們的合作包括《國家地理》1967年出版的印度洋地圖，以及現在美國國會圖書館收藏的1977年世界海底地圖。

希曾於1977年去世後，塔普繼續工作，直到2006年去世。1978年10月，希曾和塔普被授予哈伯德獎章，這是美國國家地理學會的最高榮譽。

如今，船隻使用一種叫做條帶測深的方法，這種方法是通過帶狀路徑而不是單條測線的測量方式來測量海底深度，再結合GPS、計算機輔助圖像處理等技術形成精確的寬幅海底地圖。

條帶測深

但是由於船隻移動緩慢，一艘船要花200年才能完全繪製出海底地圖。由日本財團和GEBCO牽頭，利用多艘船隻，力爭在2030年之前詳細繪製出高解析度世界海底地圖。

這一雄心勃勃的舉措是一個全球項目，旨在賦予世界權力，使其能夠作出決策，可持續地利用海洋，並根據地球海床的詳細測深資料進行科學研究。作為第一個展示海底及其豐富地形的人，瑪麗·塔普的工作改變了人類對海底世界的看法，今天（7月30日），是她誕辰100周年。