מדענים השתמשו בבינה מלאכותית כדי למצוא אותות נסתרים של רעידת אדמה לאורך תקלת סן אנדריאס
חיזוי רעידות אדמה היה חלום בלתי אפשרי עבור סיסמולוגים, כמעט מאז שהמשמעת הופיעה לראשונה לפני למעלה מ-150 שנה. עד היום, למעשה, נכתב בשאלות הנפוצות הרשמיות של המכון הגיאולוגי האמריקאי חד משמעית"לא. לא ה-USGS ולא כל מדענים אחרים אי פעם חזו רעידת אדמה גדולה […] ואנחנו לא מצפים לדעת איך בכל עת בעתיד הנראה לעין."
אבל אל תאבד תקווה עדיין. חוקרים אימנו כלים ללימוד מכונה על נתוני עקה טקטוניים עדינים שנאספו ליד שבר סן אנדראס בקליפורניה, וגילו "אירועי החלקה איטית" שלא היו ידועים בעבר. דִוּוּחַ "עשוי להשפיע על התזמון וההתרחשות" של רעידות אדמה בתדירות נמוכה (LFEs). כמה מדעני גיאוגרפיה כבר כינו את ההבנה ההולכת וגוברת של התחום לגבי השינויים הטקטוניים האיטיים הללו, שלמעשה בלתי מורגשים על פני כדור הארץ, לא פחות מ"מַהְפֵּכָה" במדע רעידת האדמה בהתחשב ב"עובדה שהם יכולים לעורר רעידות אדמה גדולות קטסטרופליות." על ידי הבנת האופן שבו החלקות איטיות הופכות ל-LFEs, במילים אחרות, המחקר החדש קירב את הסיסמולוגים להבנת סימני האזהרה המוקדמים האמיתיים שיכולים יום אחד לעזור לחזות רעידות גדולות.
"רצינו לדעת אם תהליכי עקירה איטיים חשובים עשויים להיות מוסתרים בשנים של מדידות דפורמציה מתמשכות", הכותבת הראשית של המחקר החדש, הגיאופיזיקאית והסיסמולוגית זהרה זאלי, אמר בהצהרה שתורגמה באמצעות גוגל. "בינה מלאכותית אפשרה לנו לזהות את הדפוסים שלהם, שאחרת היו נעלמים מעיניהם."
תזוזה 'אסיסמית'
תקלות יכולות לשחרר את הלחץ שמצטבר עקב לחץ על לוחות טקטוניים או במהירות, באמצעות אירוע סייסמי, או לאט, באמצעות החלקה "אסיסמית". אלה האחרונים מחליקים איטיים, כמו זלי ושותפים לה כתב ב-Nature Communications, "יכול להימשך בין דקות לחודשים". אבל, בהתחשב בעובדה שהאירועים האלה לא מייצרים אף אחד מהגלים המרעישים מוּקלָט לפי סיסמומטרים, התופעה לא הובנה עד לאחרונה.
"קשה לזהות את האירועים האלה בשיטות קונבנציונליות מכיוון שהם קטנים ולעתים קרובות מוסתרים בתוך אותות רקע מורכבים", אמר זלי. (למעשה, כפי שציין מדען הגיאוגרפיה של פן סטייט כריס מארון ב-2019, LFEs והחלקות איטיות היו שניהם נחשב "לא קיים ובלתי אפשרי תיאורטית לא מזמן").
זלי ועמיתיה בגרמניה ובארצות הברית אספו הזנה יומית רציפה של מדידות דרך חורי קידוח לאורך שבר סן אנדראס בקליפורניה ליד פארקפילד. הם השתמשו במדי עקה רגישים המסוגלים ללכוד עיוותים עדינים בסלעים העמוקים הללו – על פני שניות עד מספר שבועות בלבד – וממלאים פער נתונים בין מה שמדי סייסמומטרים וחיישני מיקום גלובליים בעלי דיוק גבוה (GPS) יכולים לאסוף כיום.
לצוות היו בערך שמונה שנים של נתונים אלה לעבוד איתם, שנלקחו מארבעה מדי מתח לאורך קטע פארקפילד של התקלה בין 2009 ל-2016: בדיוק מהסוג של שטף מידע סוחף שאפשר לרצות AI ייעודי ללמידה עמוקה כדי לסרוק דפוסים. זלי ועמיתיה גילו שאירועי החלקה איטית אלו הותאמו לעתים קרובות בזמן ל-LFEs מקומי, שהם הגדירו כמרחק של 6.2 מייל (10 ק"מ) בקרבת מקום ועומק מתחת ל-12.4 מייל (20 ק"מ).
"התוצאות שלנו מראות ש'רעידות אדמה בהילוך איטי' אינן תופעות בודדות […] מה שמציע שגלישה איטית ממלאת תפקיד חשוב בהתפתחות מצבי לחץ לאורך תקלות פעילות", כפי שהסבירה שותפתו של זלי, פטרישיה מרטינז-גרזון, פרופסור לסייסמולוגיה יישומית ב-GFZ, בהצהרה שתורגמה באמצעות גוגל.
סלע רובוט
זאלי ומחבריה מקווים לבצע ניתוח AI יותר על קווי שבר מעבר לסן אנדראס כדי לאשש בצורה יסודית יותר את הקשר הנראה בין החלקה איטית לפעילות סיסמית משמעותית יותר. העבודה הזו תעזור להבהיר את המציאות המסובכת למדי שיש להם הרבה יותר נתונים על LFEs בקליפורניה, בערך 500,000 מיני רעידות במהלך תקופת הזמן שלהם, בהשוואה ל-92 אירועי החלקה איטית בלבד שהם הצליחו לזהות ליד פארקפילד.
זיהוי ההקדמות השקטות הללו לפעילות סיסמית גדולה, לדברי זלי, יהיה חיוני כדי להבין כיצד קווי שבר מצטברים ללחץ שיכול להיסדק כאסונות טבע בהמשך.
"תהליכי תקלה חשובים רבים מתרחשים מבלי לגרום לרעידות אדמה מזיקות", ציין זלי. "על ידי זיהוי האותות הנסתרים הללו, אנו יכולים לקבל תמונה מלאה יותר של האופן שבו תקלות מתנהגות בין רעידות אדמה וכיצד הלחץ מועבר דרך קרום כדור הארץ."