Метеориты являются хранителями информации о нашей Солнечной системе. Будучи частями планетарных тел, которые формировались и развивались на протяжении буквально веков, ученые могут получить важные космологические сведения, изучая эти упавшие космические камни.
Но для этого они должны сначала обнаружить эти неуловимые космологические жемчужины. На сегодняшний день около 62 процентов метеоритов, найденных на Земле, были обнаружены в Антарктиде. Предыдущие метеоритные экспедиции на самый холодный и ледяной континент в мире полагались на чистую удачу и опыт опытных охотников за космическими камнями.
Находка метеоритного золота также является труднодостижимой; как правило, большинство поездок затруднено из-за огромного количества труда, необходимого для обнаружения находки. Теперь, в новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances, ученые разработали альтернативный, экономически эффективный подход к поиску зон падения метеоритов (ЗПМ) - районов, где космические камни падают в больших концентрациях.
С помощью машинного обучения был разработан ИИ, который мог предсказать вероятность нахождения метеорита в любой точке Антарктиды. Согласно исследованию, система точно определила более 80 процентов уже известных MSZ в регионе.
И исследователи уверены, что это поможет покорить неизведанные зоны. "Этого никогда не делали в масштабах континента и даже в локальных масштабах", - говорит Вероника Толленаар, исследователь из Университета либре де Брюссель в Бельгии и ведущий автор исследования. Такой тип анализа, основанный на данных, "никогда не проводился подобным образом".
В некоторых районах породы обнажаются на поверхности. Здесь поиски метеоритов ведутся пешком. Credit: Полевая команда экспедиции по поиску метеоритов BELARE 2019-2020 на ледовом поле НансенаПо словам Толленаар, во время поиска в полевых условиях ученым есть смысл использовать свою интуицию, которая часто опирается на важные исследования и прошлый опыт. Но, добавляет она, их инструмент можно использовать для проверки. ИИ способен проверить или опровергнуть "интуицию", которой руководствуются многие эксперты при поиске метеоритов, и тем самым сократить дорогостоящие усилия по восстановлению метеоритов.
Толленаар и ее команда обучили алгоритм машинного обучения распознавать 2 254 места, где исследователи действительно находили метеориты, и еще 2,1 миллиона мест, где об их существовании ничего не известно. Затем они создали индекс, который ранжирует MSZ по степени простоты и успешности потенциального посещения.
Было установлено, что некоторые из этих неисследованных зон расположены даже вблизи 70 постоянных исследовательских станций Антарктиды.
Художественный оттиск карты сокровищ антарктических метеоритов (не в масштабе). Credit: Полевая команда экспедиции JARE-54/BELARE 2012-2013 на голубое ледяное поле Нансена/ Художественный оттиск Janbert AarninkДля точного картирования континента и составления прогнозов методика использует спутниковые данные о температуре поверхности Антарктиды, скорости движения поверхности, наклоне поверхности и обратном рассеянии радара - когда электромагнитная энергия отражается от рельефа местности обратно к источнику. Группе необходимо было учесть эти факторы, поскольку при падении метеоритов на землю они обычно оказываются в ловушке в толстом снежном ледяном покрове Антарктиды, который покрывает около 98 процентов всего континента.
Поскольку эти метеориты переносятся под регион ледяными потоками и гравитационными силами, многие из них оказываются в океане. Но некоторые особо удачливые экземпляры поднимаются обратно на поверхность в так называемых зонах голубого льда (BIA) - местах с отчетливым светло-голубым оттенком, вызванным тем, что снег тает быстрее, чем накапливается.
Многие из этих эксгумированных космических камней происходят с территории между Марсом и Юпитером, но есть и более редкие породы - лунные метеориты, которые, по мнению некоторых ученых, происходят с темной стороны Луны. Независимо от их небесного происхождения, все эти фрагменты горных пород "могут многое рассказать нам о том, как выглядит Земля изнутри", - говорит Гарри Зеколлари, гляциолог из Цюрихского технологического института в Швейцарии и один из соавторов исследования.
Метеориты собираются в соответствии со строгими протоколами, чтобы избежать загрязнения перед анализом в лаборатории. Кредит: полевая команда экспедиции JARE-54/BELARE 2012-2013 гг. на голубое ледяное поле НансенаПо словам Зеколлари, который уже однажды побывал в Антарктиде, исследовательские экспедиции могут быть трудными, но научная ценность найденных метеоритов слишком бесценна, чтобы ее упускать. "Многие вещи, которые говорят нам о том, сколько лет нашей Солнечной системе, мы действительно узнаем из метеоритов", - говорит Зеколлари.
Из 45 000 метеоритов, уже найденных научным сообществом, команда Толленаара предполагает, что еще около 300 000 метеоритов все еще лежат где-то под плотным ледяным покровом Антарктиды. Авторы исследования также предполагают, что с момента обнаружения первого антарктического метеорита в 1912 году, на поверхность было извлечено менее 15 процентов всех найденных метеоритов.
Зеколлари объясняет некоторые из этих расхождений тем, как обычно проводятся полевые исследования. "Пока что работа в полевых условиях - это просто езда по окрестностям, обычно на снегоходе", - говорит он. "Вы просто ищете метеориты, но можете пропустить довольно много из них".
Исключительно большой метеорит, найденный в районе голубого льда Нансена, недалеко от бельгийской антарктической исследовательской станции "Принцесса Елизавета". Кредит: Гарри ЗеколлариВ будущем Зеколлари мечтает использовать беспилотники аналогично их искусственному интеллекту. Этот новейший инструмент может не только помочь сделать поиски отдельных экспедиций более эффективными, но и усовершенствовать миссии по исследованию метеоритов по всему миру.
Что касается дальнейших действий, то авторы исследования уже готовятся к возможной миссии в Антарктиду в следующем году, где они надеются сами проверить новый алгоритм.
"Мы хотим найти как можно больше метеоритов, и мы хотим, чтобы их нашли все", - говорит Зеколлари. "Этим исследованием мы пытаемся направить людей в правильном направлении".