Trí tuệ nhân tạo giải quyết bí ẩn về 22.000 trận động đất siêu nhỏ
Bí ẩn hàng chục nghìn trận động đất nhỏ xảy ra ở một thị trấn tại bang California (Mỹ) cuối cùng đã được giải đáp bằng thuật toán AI.
AI đã kiểm tra hàng chục ngàn cơn chấn động xảy ra dưới bề mặt.
Những cơn rung chấn quá nhỏ quá nhỏ để con người cảm nhận được nhưng lại khiến các nhà khoa học bối rối suốt nhiều năm qua.
Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science đã tìm thấy nguồn gốc gây ra 22.000 trận động đất ở thị trấn Cahuilla, miền nam California, là do dòng nước ngầm lưu thông dưới bề mặt mặt đất vào năm 2016.
Các nhà khoa học đã sử dụng thuật toán AI để theo dõi và xác định các nguồn có thể gây ra sự rung chấn.
Các tín hiệu địa chấn đã được ghi lại trong khu vực bị động đất bởi máy tính – thiết bị dùng để phân biệt các chuyển động mặt đất của những chấn động nhỏ.
Trước đây, khó khăn trong việc theo dõi các đợt rung chấn là thường không có chấn động nào nổi bật.
Sử dụng cơ sở dữ liệu mới, nhóm nghiên cứu đã có thể ghi lại 22.000 cơn địa chấn trong khu vực, dao động từ 0,7 đến 4,4 độ Richter.
Dữ liệu cũng cho thấy đường đứt gãy đã thay đổi theo thời gian như thế nào, theo Tiến sĩ Zachary Ross, trợ lý giáo sư địa vật lý tại Viện Công nghệ California. “ Bạn có thể thấy chuỗi các trận động đất bắt nguồn từ một khu vực có chiều rộng tới hàng chục mét”.
Video đang HOT
Tiến sĩ Ross giải thích thêm làm thế nào trong 4 năm qua kể từ khi các trận động đất bắt đầu khiến tâm chấn của những trận rung chấn mới mở rộng và lan rộng với tốc độ khoảng 5 mét mỗi ngày.
Động đất gây ra các vết nứt gãy trên mặt đất.
Nghiên cứu được ca ngợi không chỉ cho thấy cách máy móc đã giúp các nhà nghiên cứu thăm dò dưới bề mặt và thuật toán có thể được áp dụng cho các nghiên cứu trong tương lai để thu thập dữ liệu động đất ở Nam California.
Cũng có những lo ngại trong tình trạng rằng siêu động đất Big One đáng sợ có thể tấn công Golden State.
Người ta ước tính có 500 đứt gãy (có thể trở thành nguồn gốc của trận động đất mới), nhưng các nhà khoa học đang phát hiện ra nhiều hơn những gì trước đây họ không biết – khiến cho việc dự đoán cơn chấn động lớn tiếp theo ngày càng khó khăn hơn.
Năm ngoái, người dân California đã trải qua trận động đất Ridgecrest xảy ra vào ngày 4 và 5 tháng 7 với cường độ lần lượt là 6,4 và 7,1.
Đây là trận động đất lớn cuối cùng xảy ra trong khoảng 25 năm với trận động đất Northridge trước đó đã giết chết 58 người, làm bị thương khoảng 9.000 người và gây ra thiệt hại lên tới hàng chục tỷ đô la.
Phát hiện cấu trúc khổng lồ bí ẩn bên dưới lòng đất
Một trong những cấu trúc khổng lồ nằm sâu dưới quần đảo Marquesas, thuộc Pháp, trước đây chưa từng được phát hiện. Trong khi cấu trúc khác nằm ở Hawaii.
Theo Vice, các nhà khoa học đã phát hiện một cấu trúc khổng lồ hình thành từ vật chất dày đặc nằm ở giữa lớp lõi ngoài và lớp phủ dưới Trái Đất. Cấu trúc này tạo thành khu vực khoảng 3.000 km nằm ngay dưới chân chúng ta bao lâu nay.
Để thăm dò cấu trúc bí ẩn sâu bên trong hành tinh, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật toán vốn dùng để phân tích các thiên hà xa xôi.
Nhóm nhà khoa học đứng đầu là Doyeon Kim - nhà địa chấn học tại Đại học Maryland - đã tạo ra biểu đồ địa chất từ hàng trăm trận động đất xảy ra từ năm 1990-2018 bằng thuật toán có tên Sequencer.
Sương mù trên quần đảo Marquesas, thuộc Pháp. Ảnh: Vice.
Các nghiên cứu địa chấn khác thường chỉ tập trung vào những dữ liệu nhỏ lẻ về hoạt động của các trận động đất trong khu vực nhất định. Nhưng với Sequencer, các nhà khoa học đã phân tích được khoảng 7.000 phép đo động đất trong nhiều thập kỷ qua, mỗi trận có cường độ ít nhất 6,5 richter.
Một trong những cấu trúc khổng lồ này nằm sâu dưới quần đảo Marquesas, thuộc Pháp, trước đây chưa từng được phát hiện. Trong khi cấu trúc khác từng được tìm thấy trước đó bên dưới Hawaii nhưng trong đợt nghiên cứu này, người ta nhận thấy nó có kích thước lớn hơn ước tính.
"Nghiên cứu này rất đặc biệt bởi đây là lần đầu tiên chúng ta có thể xem xét bộ dữ liệu lớn như vậy một cách hệ thống, trong đó chứa dữ liệu của gần như toàn bộ lưu vực Thái Bình Dương", ông Doyeon Kim cho biết.
Vị trí của khối cấu trúc bí ẩn trong lòng Trái Đất. Ảnh: Vice.
Động đất tạo ra sóng địa chấn truyền vào bên trong hành tinh. Các cấu trúc tại đây làm cho những con sóng bị phân tán, biến dạng. Những sóng bị biến dạng được ghi lại trong các biểu đồ địa chấn ghi hoạt động sóng bên trong Trái Đất. Nhờ đó, các nhà nghiên cứu thu được những góc nhìn hiếm hoi về thế giới ngầm trong lòng đất vốn không thể tiếp cận.
Nhóm nghiên cứu tập trung vào các địa chấn được tạo ra bởi sóng trượt (sóng S), loại sóng truyền dọc theo ranh giới giữa lõi Trái Đất và lớp phủ, cho ra dữ liệu rõ ràng hơn sóng sơ cấp (sóng P).
"Chúng tôi thích dùng sóng trượt hơn vì chúng có biên độ lớn, sạch vì có lưu lượng sóng P ít hơn", ông Kim nói. Cụ thể, nhóm nghiên cứu tìm kiếm các sóng trượt nhiễu xạ dọc theo ranh giới lõi-lớp phủ. "Vì nhiễu xạ dọc theo bề mặt đó, nó tạo ra cơ hội tuyệt vời để tìm kiếm các cấu trúc nhỏ bé này trên ranh giới lớp phủ-lõi".
Khi sóng S chạm vào các cấu trúc địa chất này, chúng tạo ra tín hiệu giống như tiếng vang gọi là "dấu hiệu trước" (Postcursor).
Những tiếng vang này cho thấy sự tồn tại của cấu trúc dị thường sâu bên trong Trái Đất, được gọi là vùng vận tốc cực thấp (ULVZ). Không ai biết chính xác các ULVZ được hình thành như thế nào hoặc được tạo ra từ đâu, nhưng rõ ràng nó có đường kính khoảng 100 km và đủ dày đặc để khiến các đợt sóng đi qua bị chậm lại.
Các siêu ULVZ (vùng màu đỏ tươi) có thể lưu trữ dấu hiệu địa hóa nguyên thủy tương đối nguyên chất kể từ thời Trái Đất sơ khai. Ảnh: Semanticscholar.
Bằng cách cho Sequencer lọc qua hàng nghìn địa chấn, Kim và các đồng nghiệp phát hiện trong bộ dữ liệu của họ, tín hiệu như tiếng vang kia phát ra mạnh nhất từ dưới Hawaii và quần đảo Marquesas. Đây là bằng chứng rõ ràng về sự tồn tại của hai "siêu ULVZ" - khu vực vật chất đậm đặc rộng từ 1.000 km trở lên.
Siêu ULVZ là những cấu trúc thú vị, không chỉ do kích thước rộng lớn mà còn vì chúng có thể hình thành từ các vật liệu hiếm tồn tại trước cả khi Mặt Trăng xuất hiện. Những khối dị thường với kích thước khổng lồ này có thể là vật chất nóng chảy do một vụ va chạm khổng lồ giữa Trái Đất sơ khai và vật thể có kích cỡ sao Hỏa hơn bốn tỷ năm trước.
Nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục phát triển nghiên cứu này và thuật toán Sequencer, giúp chúng ta nhìn rõ những cấu trúc bí ẩn bên dưới Trái Đất . Họ cũng hy vọng sẽ mở rộng tập dữ liệu sang cả những trận động đất dưới Đại Tây Dương.
Phát hiện cấu trúc hành tinh chưa từng biết ngay trong trái đất Cấu trúc một hành tinh có thể phức tạp hơn nhiều so với hiểu biết trước đây, bằng chứng là những thứ bí ẩn, to như những lục địa mà các nhà khoa học vừa tìm thấy ngay ở địa cầu chúng ta. Một thuật toán vốn dùng để nghiên cứu các thiên thể đã được nhóm khoa học gia từ Đại học...