Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Offbeat

Studi mengidentifikasi asal-usul bawah laut dari gelombang cinta misterius, memecahkan kode beberapa getaran berkelanjutan Bumi – ScienceDaily


Getaran berjalan melalui planet kita dalam gelombang, seperti akord yang berdering dari gitar yang dipetik. Gempa bumi, gunung berapi, dan hiruk pikuk aktivitas manusia menggairahkan sebagian dari gelombang seismik ini. Banyak lagi yang bergema dari badai samudra yang didorong angin.

Saat badai mengaduk lautan dunia, gelombang hembusan angin di permukaan berinteraksi dengan cara unik yang menghasilkan tekanan seperti piston di dasar laut, menghasilkan aliran getaran samar yang bergelombang melalui Bumi ke setiap sudut dunia.

“Ada jejak ketiga sistem Bumi itu dalam data seismik ambien ini: atmosfer, lapisan luar berbatu Bumi, dan samudra,” kata ahli geofisika Universitas Stanford, Lucia Gualtieri, penulis utama makalah di Prosiding National Academy of Sciences yang membantu memecahkan teka-teki yang telah berusia puluhan tahun tentang fisika gelombang seismik yang terkait dengan badai lautan.

Dikenal sebagai mikroseisme sekunder, gelombang seismik kecil yang ditimbulkan oleh lautan yang bergemuruh ada di mana-mana dan semrawut sehingga ahli seismologi telah lama mengesampingkan datanya. “Saat Anda merekam gelombang ini, rekaman seismik tampak seperti derau acak karena ada begitu banyak sumber, yang satu berdekatan dengan yang lain melintasi area badai yang luas. Semuanya bekerja pada waktu yang sama, dan medan gelombang yang dihasilkan mengganggu satu sama lain, “kata Gualtieri. “Kamu ingin membuangnya begitu saja.”

Namun selama 15 tahun terakhir, para peneliti telah menemukan cara untuk mengekstrak makna dari data yang berisik ini. Dengan menganalisis seberapa cepat pasangan gelombang bergerak dari satu stasiun seismik ke stasiun seismik lainnya, mereka mulai mendapatkan wawasan tentang material yang mereka lalui. “Kami menggunakan gelombang seismik seperti sinar-X dalam pencitraan medis untuk memindai Bumi,” kata Gualtieri, yang merupakan asisten profesor geofisika di Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan Stanford (Stanford Earth).

Gelombang cinta dari dasar laut

Tidak seperti gelombang laut tunggal yang berguling di permukaan, yang mati sebelum mencapai laut dalam, interaksi gelombang yang kacau balau dalam arah berlawanan selama badai dapat menciptakan gerakan naik-turun di permukaan yang berdenyut sepanjang jalan. ke Bumi yang kokoh di bawah. Getaran yang dikenal sebagai gelombang Rayleigh kemudian bergerak keluar dari denyut nadi, menggerakkan tanah ke atas dan ke bawah saat bergerak.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah memahami komponen vertikal mikroseisme badai laut, di mana gelombang Rayleigh mendominasi. Tapi ada satu set getaran lain yang terekam selama badai samudra yang tidak dapat dijelaskan dalam teori yang diterima tentang bagaimana badai lautan menghasilkan pergerakan di Bumi yang padat. Getaran ini, dinamai gelombang Cinta setelah penemunya di abad ke-20, berdesak-desakan dengan partikel batuan bawah tanah dari sisi ke sisi – tegak lurus dengan jalur ke depan – seperti ular yang merayap. “Ombak ini seharusnya tidak ada sama sekali,” kata Gualtieri. “Kami tidak tahu dari mana asalnya.”

Ilmuwan telah menyajikan dua penjelasan yang masuk akal. Salah satu gagasannya adalah bahwa ketika gaya vertikal yang dipompa ke bawah dari gelombang laut yang bertabrakan bertemu dengan lereng di dasar laut, ia membelah dan membentuk dua jenis gelombang permukaan yang berbeda: Rayleigh dan Love. “Dalam hal itu, sumber gelombang Cinta akan sangat dekat dengan sumber gelombang Rayleigh, jika tidak lokasinya sama,” kata Gualtieri.

Tetapi penelitian Gualtieri, yang ditulis bersama ahli geosains dari Universitas Princeton, menemukan bahwa lereng dan kemiringan dasar laut tidak cukup curam untuk menghasilkan gaya horizontal kuat yang diperlukan untuk menghasilkan gelombang Cinta yang diambil oleh perekam seismik. Hasilnya, yang diterbitkan 9 November, mendukung teori alternatif, di mana gelombang Cinta berasal dari dalam Bumi itu sendiri. Ternyata ketika gelombang laut yang tersapu angin menekan tekanan ke dasar laut, struktur tambal sulam dari Bumi yang kokoh di bawahnya menjawab dengan dentumannya sendiri.

“Kami memahami bagaimana gempa bumi menciptakan gelombang Cinta, tapi kami tidak pernah tahu persis bagaimana gelombang laut menciptakannya,” kata ahli kebisingan seismik ambien Keith Koper, seorang profesor geologi dan geofisika dan direktur stasiun seismograf di Universitas Utah, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Ini sedikit memalukan karena gelombang Cinta yang ditimbulkan oleh lautan telah diamati selama lebih dari 50 tahun.” Makalah yang dipimpin oleh Gualtieri, katanya, “memberikan bukti konklusif” tentang bagaimana gelombang laut menghasilkan jenis getaran tertentu di Bumi.

Mensimulasikan Earth

Dengan menggunakan superkomputer Summit di Oak Ridge National Laboratory, para peneliti mensimulasikan interaksi kompleks yang terjadi antara badai, gelombang laut, dan Bumi padat selama periode tiga jam. Akurat hingga empat detik, setiap simulasi menyertakan 230.400 sumber tekanan yang tersebar di seluruh dunia. “Kami menggunakan komputer sebagai laboratorium, untuk membiarkan gelombang seismik merambat dari sumber realistik di seluruh lautan dunia berdasarkan fisika yang diketahui tentang bagaimana dan di mana gelombang seismik dihasilkan oleh badai lautan, serta bagaimana mereka bergerak melalui Bumi, “Kata Gualtieri.

Satu versi model Bumi menggambarkan planet ini sebagai dunia bertingkat yang sederhana, di mana sifat-sifatnya hanya bervariasi menurut kedalaman, seperti kue lapis. Model lain yang lebih nyata menangkap lebih banyak variasi tiga dimensi di medan bawah tanahnya, seperti kue chocolate chip. Untuk setiap versi, para peneliti mengaktifkan dan menonaktifkan data kedalaman bawah air untuk menguji apakah fitur dasar laut seperti ngarai, jurang, dan pegunungan – yang bertentangan dengan struktur yang lebih dalam – dapat menghasilkan gelombang Cinta.

Hasilnya menunjukkan bahwa gelombang Cinta dihasilkan dengan buruk di Bumi satu dimensi yang seperti kue lapis. Diberikan sekitar 30 menit dan lautan yang bergemuruh, bagaimanapun, gelombang Cinta memancar dari bawah dasar laut dalam model tiga dimensi. Ketika gelombang Rayleigh dan gelombang seismik lainnya yang dihasilkan oleh badai laut bertemu dengan zona yang lebih panas atau lebih dingin dan material yang berbeda dalam perjalanan lateral mereka melalui Bumi, studi tersebut menunjukkan bahwa energi mereka tersebar dan difokuskan kembali. Dalam prosesnya, sebagian medan gelombang diubah menjadi gelombang Cinta. “Jika Anda menerapkan sumber tekanan tersebut dari gangguan gelombang laut dan Anda menunggu, Bumi akan memberi Anda seluruh medan gelombang,” kata Gualtieri. “Bumi sendirilah yang akan menghasilkan gelombang Cinta.”

Menurut Gualtieri, pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana getaran ini muncul dan menyebar ke seluruh Bumi dapat membantu mengisi celah dalam pengetahuan tidak hanya tentang interior planet kita tetapi juga iklimnya yang berubah. Rekaman seismik analog sudah ada sejak sebelum era satelit, dan data digital berkualitas tinggi telah dicatat selama beberapa dekade.

“Basis data ini menyimpan informasi tentang proses lingkungan, dan ini sebenarnya belum dimanfaatkan,” katanya.

Sumber daya komputasi disediakan oleh Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge Departemen Energi AS dan Institut Princeton untuk Sains & Teknik Komputasi (PICSciE).

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Hongkong Prize