醫(yī)學(xué)成像技術(shù)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(shù)，讓我們可以窺視這些巨大的天然火藥箱，以前所未有的細(xì)節(jié)和深度水平。

來自法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心 （CNRS） 和巴黎行星物理研究所 （IPGP） 的研究團(tuán)隊(duì)借鑒了醫(yī)學(xué)成像和光學(xué)顯微鏡的一些想法，提出了他們的方法。

這是對(duì)一種稱為矩陣成像的現(xiàn)有技術(shù)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。

當(dāng)這些波在周圍蕩漾時(shí)，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(yīng)該會(huì)變得明顯更容易。

“火山噴發(fā)需要精確監(jiān)測(cè)巖漿壓力和膨脹，以改進(jìn)預(yù)測(cè)，”寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。

“了解深層巖漿儲(chǔ)存對(duì)于危害評(píng)估至關(guān)重要，但對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行成像具有挑戰(zhàn)性。”

對(duì)于測(cè)試對(duì)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(gè)特定地點(diǎn)使用的地震檢波器網(wǎng)絡(luò)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(xué)和物理學(xué)相當(dāng)密集，但從本質(zhì)上講，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新方法，將來自多個(gè)地震檢波器的數(shù)據(jù)組合在一起，以找出單個(gè)地震檢波器無法自行捕獲的細(xì)節(jié)。

該技術(shù)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(duì)失真進(jìn)行逆向工程，以找出原始信號(hào)是什么。

“利用抗無序的波相關(guān)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(dá) 10 公里（6.2 英里）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，”寫研究人員。

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

當(dāng)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(zhǔn)確地預(yù)測(cè)何時(shí)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?yàn)榫仃嚦上窨梢蕴幚硪呀?jīng)存在的數(shù)據(jù)。研究人員相信，他們?cè)谶@里使用的方法也可以應(yīng)用于其他地點(diǎn)。

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

該研究已發(fā)表在通信 地球與環(huán)境.

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