Belçikalı-Hollandalı bir bilim insanı ekibi, Antarktika’da göktaşlarının nerede bulunabileceğini gösteren ilk “hazine haritasını” oluşturdu. Meteoritler, uzaydan düştükten sonra Dünya yüzeyinde bulunabilen taş benzeri malzeme parçalarıdır.
Dünyanın kayalarından farklı olarak, göktaşları gezegenimizin hava koşullarından ve volkanizmasından korunmuştur ve bu nedenle güneş sistemimizin en erken evrelerinin paha biçilmez arşivleri olarak kabul edilir. Kayalar, gezegenimizin 4,55 milyar yıllık varlığının ilk yarım milyar yılı hakkında bize hiçbir şey söyleyemezken , asteroit kuşağındaki çoğu göktaşı 4,6 milyar yıl öncesine kadar uzanmamıza izin veriyor. Antarktika’da kaydedilen meteorların büyük çoğunluğu asteroit kuşağından geliyor ve yaklaşık %1’i Ay ve Mars’tan geliyor.
Antarktika’daki meteorlar
Göktaşları düzenli olarak Dünya’nın yüzeyine düşer: Fransa’da her yıl ağırlığı 10 gramdan fazla olan yaklaşık 50 göktaşı yağar . Bununla birlikte, onları sabitlemek samanlıkta iğne aramak gibidir ve göktaşı kurtarma kampanyalarından bilim adamları genellikle eli boş döner.
Buna karşılık, uzak Güney Kutbu’ndaki göktaşlarını izlemek şaşırtıcı derecede kolaydır. Bunun nedeni, belirli buz akışı ve meteorolojik modellerin meteoritleri, meteorit büküm bölgeleri olarak bilinen oldukça küçük alanlarda havuza girmesine neden olan, yoğunlaştırma mekanizması olarak bilinen bir ilkedir .
Antarktika’ya meteorlar düştüğünde, genellikle kendilerini buz tabakasının içinde bulurlar ve okyanuslara doğru sürüklenirler. Bu, bazılarının buzu meteorlar için “doğal bir taşıma bandı” olarak tanımlamasına neden oldu. Zaman zaman, bazen buz tabakasının altına gizlenmiş olan dağlar, yollarına çıkabilir ve onları buz tabakasının yüzeyine yönlendirebilir.
Meteoritler her zaman rüzgarın karın tozunu alıp mavi renkli buzu açıkta bıraktığı alanların yüzeyinde bulunur. Bu tür bölgeler mavi buz alanları olarak bilinir . Göktaşları her zaman bu tür alanlarda kaydedilse de, hepsi onları içermez.
Göktaşı açısından zengin, mavi buzlu bir bölge tespit edildiğinde, buzun açık tonlarına karşı koyu renkli taşları tespit etmek nispeten kolaydır. Antarktika’daki göktaşı aramalarının başarısı benzersizdir: Dünya’nın kurtarılan göktaşlarının %60’ından fazlası Antarktika buz tabakasında bulunmaktadır. Ve potansiyel büyük ölçüde kullanılmamış durumda: Bugüne kadar, tüm Antarktika mavi-buz bölgelerinin sadece bir kısmı, değişen derecelerde başarı ile meteoritler için kontrol edildi.
Nerede aranacağını belirleme
Göktaşlarını nerede arayacağımızı belirlemek için öncelikle göktaşı bakımından zengin bir mavi buz alanını göktaşı olmayan bir bölgeden ayıran şeyin ne olduğunu anlamamız gerekir. Bu amaçla çok sayıda veri mevcuttur: meteoritlerin yeri ve keşfedildiği yıl özel bir meteoritik bülten veritabanında saklanır . Bilim adamları, 1969’da yoğunlaştırma mekanizmasının keşfinden bu yana gerçekleştirilen bazı başarılı ve başarısız göktaşı görevlerinin ayrıntılarını veren saha raporlarına da erişebilirler.
Şimdiye kadar, nerede arama yapılacağına karar vermek az sayıda uzman tarafından yürütülen bir görevdi. Bu, göktaşı kurtarma görevlerinde çok büyük bir insan faktörü olduğu anlamına gelir ve Fransa’nın yaklaşık 25 katı büyüklüğünde bir kıtadaki her bir bölgenin potansiyelini değerlendirmek mümkün değildir. Ekibimiz, genellikle pahalı ve lojistik açıdan karmaşık görevlerin planlanmasına yardımcı olmak için, olası göktaşı büküm bölgelerini gösteren bir harita geliştirdi.
Gerçek dünyadan gözlemlenen dünyaya
Bir göktaşı “hazine haritası” yapmak için gerçek dünyayı gözlemlenebilir sayılara çevirmemiz gerekiyordu. Bu amaçla, mavi buzlu alanlar ve yakın çevrelerine 450 x 450 metre boyutlarında bir hücre ızgarası uyguladık.
Bir ızgara hücresi içinde göktaşlarının bulunduğu durumlarda, ızgara hücresi “pozitif” olarak etiketlenir. Kalan ızgara hücreleri etiketlenmeden bırakılır. Her hücre, yüzey sıcaklığı, buz akış hızı, yüzey örtüsü türleri veya eğim dahil olmak üzere uydu ve radar gözlemlerinden alınan bilgileri içerir. Bu tür veriler, göktaşlarını nerede bulabileceğimizi tahmin etmemizi sağlar.
Kıta çapında tahminler için makine öğrenimi
Makine öğrenimi ve istatistiksel modeller, bu çeşitli gözlemleri birleştirmemize ve verilerle ilgili nihai belirsizlikleri hesaba katmamıza olanak tanır. Tahmin algoritmasının performansı, birkaç yineleme yoluyla optimize edilir. Algoritmanın tahminleri her defasında meteor taşıyıp taşımadığı bilinen birkaç alana karşı kontrol edilir.
Algoritmanın çalışması birkaç aşamaya ayrılabilir. İlk olarak, algoritma tipik bir pozitif veya etiketlenmemiş ızgara hücresini neyin oluşturduğunu öğrenir. Algoritma, farklı ızgara hücreleriyle ilgili verileri öğrendikten sonra, etiketlenmemiş bir ızgara hücresinin göktaşı içerip içermeme olasılığını hesaplayabilir.
Potansiyel olarak göktaşları içeren ızgara hücreleri, alanları birkaç ila yüzlerce kilometre kare arasında değişen göktaşı büküm bölgelerine kümelenir. Araştırmamız, bu tahmin edilen göktaşı büküm bölgelerinin doğruluğunun %80’in üzerinde olduğu tahmin ediliyor .
Tahmin edilen alanların analizi, makine öğrenimi algoritmasının farklı fenomenler arasındaki etkileşimi yakalamada başarılı olduğunu doğrular. Kıta genelinde meteorit bulma fırsatları bol olsa da, mevcut araştırma istasyonlarına yakın bazı alanlar keşfedilmemiş durumda ve bu da keşif ziyaretini çok çekici kılıyor.
“Hazine haritası” Antarktika’da göktaşı aramaları için yeni bir çağın habercisi. Araştırmamızı dünyanın dört bir yanındaki meslektaşlarımızla paylaşarak, topluluk çapında ortak bir çaba olarak göktaşlarının toplanmasına yaklaşıyoruz. Buna karşılık, Kore, Hindistan, Şili veya Amerika Birleşik Devletleri gibi çeşitli ülkelerden bilim adamları, belirtilen alanları keşfetmeye ilgi gösterdiler.