|
Где в Антарктиде могут быть обнаружены метеориты
|
|
|
|
Бельгийско-голландская группа ученых создала первую в истории «карту сокровищ», которая показывает, где в Антарктиде могут быть обнаружены метеориты. Метеориты - это куски камнеподобного материала, которые можно найти на поверхности Земли после падения из космоса. В отличие от земных пород, метеориты не пострадали от выветривания и вулканизма нашей планеты и поэтому считаются бесценным архивом самых ранних стадий нашей Солнечной системы. В то время как горные породы не могут ничего сказать нам о первых полумиллиардах лет существования нашей планеты, составляющем 4,55 миллиарда лет, большинство метеоритов из пояса астероидов позволяют нам вернуться назад на 4,6 миллиарда лет назад. Подавляющее большинство зарегистрированных метеоритов в Антарктиде происходят из пояса астероидов, при этом около 1% приходится на Луну и Марс.
|
|
|
|
Метеориты регулярно падают на поверхность Земли: во Франции ежегодно падает около 50 метеоритов весом более 10 г. Однако выявлять их - все равно, что искать иголку в стоге сена, и ученые, участвовавшие в кампаниях по поиску метеоритов, часто возвращаются с пустыми руками. Наоборот, обнаружить метеориты на отдаленном Южном полюсе на удивление легко. Это связано с принципом, известным как механизм концентрации, согласно которому специфические потоки льда и метеорологические закономерности заставляют метеориты скапливаться в довольно небольших областях, известных как зоны выброса метеоритов. Когда метеориты падают на Антарктику, они обычно застревают в ледяном щите и дрейфуют в сторону океанов. Это побудило некоторых описать лед как «естественный конвейер» для метеоритов. Иногда горы, иногда скрытые под ледяным щитом, могут встать у них на пути и перенаправить их к поверхности ледяного щита.
|
|
|
Метеориты всегда находят на поверхности тех мест, где ветер сдул снег, оставив обнаженным лед с голубоватым оттенком. Такие зоны известны как области голубого льда. Хотя метеориты всегда регистрируются в таких районах, не все их содержат. Как только обнаружена богатая метеоритами область голубого льда, относительно легко обнаружить темные камни на фоне светлых оттенков льда. Успех поисков метеоритов в Антарктиде не имеет себе равных: более 60% метеоритов, обнаруженных на Земле, находятся в антарктическом ледяном щите. И потенциал остается в значительной степени неиспользованным: на сегодняшний день только часть всех областей антарктического голубого льда была проверена на наличие метеоритов с разной степенью успеха.
|
|
|
|
Определение места поиска
|
|
|
|
Чтобы установить, где искать метеориты, нам сначала нужно понять, что отличает богатую метеоритами область голубого льда от области без метеоритов. Для этого доступно много данных: местонахождение и год обнаружения метеоритов хранятся в специальной базе метеоритных бюллетеней. Ученые также могут получить доступ к полевым отчетам с подробным описанием некоторых успешных и неудачных метеоритных миссий, которые были проведены с момента открытия механизма концентрации в 1969 году. До сих пор решение о том, где искать, было задачей небольшого числа экспертов. Это означает, что в миссиях по поиску метеоритов задействован огромный человеческий фактор, и невозможно оценить потенциал каждой отдельной области на континенте, который примерно в 25 раз превышает размер Франции. Чтобы помочь спланировать часто дорогостоящие и сложные с точки зрения логистики миссии, наша команда разработала карту, на которой показаны потенциальные зоны падения метеоритов.
|
|
|
|
От реального мира к наблюдаемому миру
|
|
|
|
Чтобы составить метеоритную «карту сокровищ», нам пришлось перевести реальный мир в наблюдаемые числа. С этой целью мы нанесли сетку из ячеек размером 450 на 450 метров над участками голубого льда и их ближайшим окружением. В тех случаях, когда метеориты были обнаружены в ячейке сетки, ячейка сетки помечается как «положительная». Остальные ячейки сетки остаются немаркированными. Каждая ячейка содержит информацию, полученную из спутниковых и радиолокационных наблюдений, включая температуру поверхности, скорость течения льда, типы поверхностного покрова или уклон. Такие данные позволяют нам предсказать, где мы можем найти метеориты.
|
|
|
|
Машинное обучение для прогнозов по всему континенту
|
|
|
|
Машинное обучение и статистические модели позволяют нам комбинировать эти различные наблюдения и учитывать возможные неопределенности, связанные с данными. Производительность алгоритма прогнозирования оптимизируется за несколько итераций. Каждый раз предсказания алгоритма проверяются на нескольких участках, о которых известно, что они несут метеориты или нет. Работу алгоритма можно разделить на несколько этапов. Во-первых, алгоритм узнает, что представляет собой типичная положительная или немаркированная ячейка сетки. Изучив данные, относящиеся к разным ячейкам сетки, алгоритм может рассчитать вероятность того, что немаркированная ячейка сетки содержит метеориты или нет. Ячейки сетки, которые потенциально содержат метеориты, затем группируются в зоны выброса метеоритов на площади от нескольких до сотен квадратных километров. Наше исследование показывает, что точность этих предсказанных зон падения метеорита оценивается более чем в 80%.
|
|
|
|
Анализ предсказанных областей подтверждает, что алгоритму машинного обучения удается уловить взаимодействие между различными явлениями. В то время как возможности найти метеориты изобилуют по всему континенту, некоторые районы рядом с существующими исследовательскими станциями остаются неисследованными, что делает разведывательный визит очень привлекательным. «Карта сокровищ» знаменует собой новую эру поиска метеоритов в Антарктиде. Делясь нашими исследованиями с коллегами по всему миру, мы подходим к сбору метеоритов как к совместным усилиям всего сообщества. В ответ ученые из таких разных стран, как Корея, Индия, Чили или США, проявили интерес к изучению указанных областей.
|
|
|
|
Источник
|
