همکاری دو فضاپیمای مریخ و هوش مصنوعی برای کشف دهانه برخوردی جدید

با اینکه سیاره سرخ فاقد حرکات تکتونیکی مشابه زمین است، اما همچنان فعالیت‌های لرزه‌ای را تجربه می‌کند که ناشی از نیروهای داخلی و برخورد شهاب‌سنگ‌هاست.

اکتشافات اخیر، که با کمک هوش مصنوعی انجام شده‌اند، دهانه برخوردی جدیدی را روی مریخ شناسایی کرده‌اند که نشان می‌دهد امواج لرزه‌ای ناشی از برخوردها تا چه عمقی در سیاره نفوذ می‌کنند.

این یافته‌ها مدل‌های موجود از ساختار داخلی مریخ را به چالش کشیده و مسیرهای جدیدی را برای درک تاریخ زمین‌شناسی آن باز می‌کنند.

کشف دهانه‌ای که مسیر تحقیق درباره مریخ را تغییر داد

بر اساس دو مطالعه‌ای که اخیراً در نشریه Geophysical Research Letters منتشر شده‌اند، دانشمندان توانسته‌اند ارتباطی بین یک دهانه برخوردی تازه تشکیل‌شده و فعالیت‌های لرزه‌ای ثبت‌شده توسط فرودگر InSight ناسا بیابند.

این کشف یک پیشرفت قابل‌توجه محسوب می‌شود و نشان می‌دهد که لرزه‌های ناشی از برخوردها می‌توانند بسیار عمیق‌تر از آنچه تاکنون تصور می‌شد، درون گوشته مریخ نفوذ کنند.

با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از مدارگرد شناسایی مریخ (MRO)، محققان اکنون می‌توانند مدل‌های خود از ساختار زیرسطحی این سیاره را بهبود ببخشند. این امر نه‌تنها به درک بهتر مریخ کمک می‌کند، بلکه دیدگاه ما را نسبت به دیگر سیارات سنگی از جمله زمین و ماه نیز گسترش خواهد داد.

مأموریت InSight و بررسی ساختار داخلی مریخ

هدف اصلی مأموریت InSight ناسا بررسی ساختار داخلی مریخ بود. این فرودگر که در سال ۲۰۱۸ به مریخ رسید، اولین لرزه‌نگار را روی سطح این سیاره قرار داد.

در طول مأموریت چهار ساله خود، InSight بیش از ۱۳۰۰ مریخ‌لرزه را ثبت کرد که برخی از آن‌ها ناشی از نیروهای داخلی و برخی دیگر حاصل از برخورد اجرام فضایی با سطح مریخ بودند.

مطالعه چگونگی حرکت امواج لرزه‌ای در لایه‌های مختلف مریخ، به دانشمندان امکان داد تا ساختار داخلی این سیاره را استنباط کنند. برخلاف زمین که دارای یک درون‌ساختار پویا است، مریخ به نظر می‌رسد که گوشته‌ای سردتر و سخت‌تر دارد.

با این حال، یافته‌های جدید نشان می‌دهند که برخی از امواج لرزه‌ای بسیار عمیق‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، حرکت می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که گوشته مریخ ممکن است پیچیده‌تر از برآوردهای اولیه باشد.

تأثیر برخورد شهاب‌سنگ در منطقه Cerberus Fossae

یکی از مهم‌ترین اکتشافات اخیر مربوط به برخورد یک شهاب‌سنگ در نزدیکی Cerberus Fossae است؛ منطقه‌ای که به لحاظ زمین‌شناسی فعال محسوب می‌شود.

این برخورد نه‌تنها باعث ایجاد یک دهانه جدید شد، بلکه امواج لرزه‌ای ایجاد کرد که به طرز غیرمنتظره‌ای درون سیاره حرکت کردند و مسیر جدیدی را برای انتقال انرژی لرزه‌ای در گوشته مریخ آشکار کردند.

دهانه‌های برخوردی مریخ و امواج لرزه‌ای

دانشمندان مدت‌هاست که برای مطالعه ساختار داخلی سیارات از داده‌های لرزه‌ای استفاده می‌کنند.

روی زمین، زمین‌لرزه‌ها به پژوهشگران کمک می‌کنند تا نحوه تعامل لایه‌های مختلف سیاره را درک کنند. اما در مریخ، که فعالیت لرزه‌ای ضعیف‌تری دارد، محققان از مریخ‌لرزه‌ها و برخوردهای شهاب‌سنگی برای بررسی ترکیب زیرسطحی آن بهره می‌برند.

دهانه برخوردی تازه کشف‌شده روی مریخ، که قطر آن ۲۱.۵ متر است، در فاصله‌ای بیش از ۱۶۴۰ کیلومتر از محل فرود InSight قرار دارد.

انرژی لرزه‌ای ناشی از این برخورد، برای فاصله‌ای به این دوری، غیرمنتظره قوی بود. پیش‌تر، دانشمندان معتقد بودند که پوسته مریخ امواج لرزه‌ای ناشی از برخوردها را تضعیف می‌کند، اما این رویداد خلاف آن را ثابت کرد.

نقش هوش مصنوعی در کشف دهانه‌های برخوردی مریخ

شناسایی دهانه‌های جدید روی مریخ همیشه یک فرایند زمان‌بر بوده است. دانشمندان برای کشف تغییرات سطحی مریخ، به مقایسه تصاویر قبل و بعدی که توسط MRO گرفته می‌شوند، متکی هستند.

پیش‌تر، این کار مستلزم بررسی دستی هزاران تصویر بود که بسیار زمان‌بر بود.

برای تسریع این روند، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) یک ابزار مبتنی بر هوش مصنوعی توسعه داده که می‌تواند تصاویر دوربین CTX مدارگرد MRO را به‌سرعت تحلیل کند.

این الگوریتم یادگیری ماشینی قادر است ده‌ها هزار تصویر را در عرض چند ساعت پردازش کرده و مکان‌های بالقوه برخورد را برای بررسی‌های بیشتر شناسایی کند.

والنتین بیکل از دانشگاه برن سوئیس، یکی از اعضای تیم InSight، می‌گوید:
“اگر این کار به‌صورت دستی انجام می‌شد، سال‌ها طول می‌کشید. اما با این ابزار، ما در عرض چند روز از بین ده‌ها هزار تصویر، تنها به چند مورد مشکوک رسیدیم. دقت آن به اندازه یک انسان نیست، اما سرعت بسیار بالایی دارد.”

این جستجوی مبتنی بر هوش مصنوعی، روی مناطقی در شعاع ۳۰۰۰ کیلومتری از محل فرود InSight متمرکز شد تا دهانه‌هایی را که در طول مأموریت این فرودگر شکل گرفته‌اند، شناسایی کند.

پس از بررسی تصاویر ثبت‌شده در بازه‌های زمانی مشخص، دانشمندان ۱۲۳ دهانه تازه را کشف کردند. از این میان، ۴۹ مورد دارای همخوانی بالقوه با داده‌های مریخ‌لرزه بودند. پس از غربال‌گری بیشتر، دهانه برخوردی در Cerberus Fossae به‌عنوان محتمل‌ترین منشأ یکی از رویدادهای لرزه‌ای ثبت‌شده شناسایی شد.

تفاوت مریخ‌لرزه‌ها و لرزه‌های ناشی از برخوردها

یکی از چالش‌های اصلی در لرزه‌شناسی سیاره‌ای، تفکیک میان مریخ‌لرزه‌های ناشی از فرآیندهای داخلی و لرزه‌های حاصل از برخورد شهاب‌سنگ‌ها است.

داده‌های InSight به دانشمندان کمک کرده تا توانایی خود را در طبقه‌بندی این رویدادها بهبود ببخشند، اما کشف جدید نشان می‌دهد که برخی از فرضیات قبلی نیاز به بازبینی دارند.

کُستانتینوس چارالامبوس از امپریال کالج لندن می‌گوید:
“ما تصور می‌کردیم که انرژی لرزه‌ای در اغلب موارد درون پوسته مریخ محبوس می‌شود، اما این یافته نشان می‌دهد که مسیرهای عمیق‌تر و سریع‌تری نیز وجود دارند – چیزی که می‌توان آن را یک «بزرگراه لرزه‌ای» درون گوشته نامید.”

این شواهد جدید باعث شده تا دانشمندان مدل‌های خود از انتشار امواج لرزه‌ای در مریخ را بازنگری کنند. اگر امواج لرزه‌ای ناشی از برخوردها بتوانند به عمق بیشتری نفوذ کنند، این بدان معناست که ساختار داخلی مریخ احتمالاً با آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، تفاوت چشمگیری دارد.

آینده مطالعات مریخ با کمک هوش مصنوعی

اکتشاف دهانه برخوردی جدید، که با داده‌های لرزه‌ای InSight مرتبط است، نقطه عطفی در مطالعات سیاره‌ای محسوب می‌شود.

این یافته نه‌تنها مدل‌های قبلی را به چالش می‌کشد، بلکه اهمیت هوش مصنوعی را در پیشبرد اکتشافات علمی نشان می‌دهد.

دانشمندان امیدوارند که با تحلیل بیشتر داده‌های InSight، شناخت بهتری از ساختار داخلی مریخ به‌دست آورند.

ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی نیز به بهبود روند تشخیص دهانه‌های برخوردی و تجزیه‌وتحلیل داده‌های لرزه‌ای کمک خواهند کرد، و مأموریت‌های آینده را برای کشف اسرار نهفته در مریخ و دیگر سیارات سنگی آماده‌تر خواهند ساخت.