醫(yī)學成像技術揭示了火山下的真正真相

我們從未見過火山內(nèi)部以前很像。研究人員開發(fā)了一種智能的新成像技術,讓我們可以窺視這些巨大的天然火藥箱,以前所未有的細節(jié)和深度水平。

來自法國國家科學研究中心 (CNRS) 和巴黎行星物理研究所 (IPGP) 的研究團隊借鑒了醫(yī)學成像和光學顯微鏡的一些想法,提出了他們的方法。

這是對一種稱為矩陣成像的現(xiàn)有技術的新嘗試,它有助于克服像這樣繪制火山地圖的一些困難:沒有很多傳感器(稱為檢波器)來記錄地震波在地球上回蕩。

顯示火山內(nèi)部視圖和下方巖漿的圖像。(艾爾莎·吉勞達特)

當這些波在周圍蕩漾時,可以解釋它們以找出地殼中不同類型的材料和不同類型的布局。在矩陣成像的幫助下,這種解釋應該會變得明顯更容易。

“火山噴發(fā)需要精確監(jiān)測巖漿壓力和膨脹,以改進預測,”研究人員在他們發(fā)表的論文中。

“了解深層巖漿儲存對于危害評估至關重要,但對這些系統(tǒng)進行成像具有挑戰(zhàn)性?!?/p>

對于測試對象,研究人員選擇了La Soufrière 火山在加勒比地區(qū)的瓜德羅普島。研究人員將這個特定地點使用的地震檢波器網(wǎng)絡提供的覆蓋范圍描述為“稀疏”。

這種創(chuàng)新方法背后的數(shù)學和物理學相當密集,但從本質(zhì)上講,該團隊設計了一種新方法,將來自多個地震檢波器的數(shù)據(jù)組合在一起,以找出單個地震檢波器無法自行捕獲的細節(jié)。

該技術的部分成功在于減少了地震波從地下的不同元素反彈,使用所謂的 Memory Effect 對失真進行逆向工程,以找出原始信號是什么。

“利用抗無序的波相關性,矩陣成像成功地解讀了波的失真,以 100 米(328 英尺)的分辨率揭示了 La Soufrière 深達 10 公里(6.2 英里)的內(nèi)部結(jié)構,”研究人員。

這項特定研究的啟示包括存在多個復雜層巖漿儲存地下,以及這些層與其他深層地質(zhì)特征的連接方式。

當然,所有這些額外的數(shù)據(jù)意味著可以更好地了解火山內(nèi)部發(fā)生的事情,這意味著能夠更準確地預測何時可能發(fā)生噴發(fā) - 可能挽救大量生命,在世界某些地區(qū)。

令人鼓舞的是,不需要額外的傳感器,因為矩陣成像可以處理已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)。研究人員相信,他們在這里使用的方法也可以應用于其他地點。

“因此,矩陣成像可以成為科學家理解和建?;鹕较到y(tǒng)方式的革命性游戲規(guī)則改變者,”研究人員。

該研究已發(fā)表在通信 地球與環(huán)境.

寶寶起名

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