يقدر علماء الكواكب أنه في كل عام ، ينجو حوالي 500 نيزك من الرحلة النارية عبر الغلاف الجوي للأرض ويسقط على سطح كوكبنا. معظمها صغير جدًا ، ولم يتعافى سوى أقل من 2٪. في حين أن غالبية الصخور من الفضاء قد لا تكون قابلة للاسترداد بسبب انتهاء المطاف بها في المحيطات أو المناطق النائية التي يتعذر الوصول إليها ، إلا أن شلالات النيازك الأخرى لم يتم رؤيتها أو التعرف عليها.
لكن التكنولوجيا الجديدة زادت من عدد الانخفاضات المعروفة في السنوات الأخيرة. اكتشف رادار دوبلر سقوط نيزك ، بالإضافة إلى شبكات كاميرات تغطي السماء بالكامل على وجه التحديد للبحث عن الشهب. بالإضافة إلى ذلك ، سمح الاستخدام المتزايد لكاميرات القيادة والكاميرات الأمنية بمزيد من المشاهدات المصادفة والبيانات حول الكرات النارية والسقوط المحتمل للنيازك.
يستفيد فريق من الباحثين الآن من التقدم التكنولوجي الإضافي من خلال اختبار الطائرات بدون طيار والتعلم الآلي للبحث الآلي عن النيازك الصغيرة. تمت برمجة الطائرات بدون طيار لتحليق نمط بحث شبكي في 'حقل متناثر' متوقع لسقوط نيزك مؤخرًا ، والتقاط صور منهجية للأرض فوق منطقة مسح كبيرة. ثم يتم استخدام الذكاء الاصطناعي للبحث في الصور لتحديد النيازك المحتملة.
قال روبرت سيترون من جامعة كاليفورنيا ، ديفيس: 'يمكن تحليل هذه الصور باستخدام مصنف التعلم الآلي لتحديد النيازك في الحقل من بين العديد من الميزات الأخرى'. في ورقة بحثية نُشرت مؤخرًا في مجلة Meteoritics & Planetary Science.
اختبر Citron وزملاؤه إعداد الطائرات بدون طيار المفاهيمية عدة مرات ، معظمها مؤخرًا في منطقة سقوط نيزك معروف عام 2019 بالقرب من بحيرة ووكر ، نيفادا. يكتب الفريق أن مصنِّف النيازك الذي يثبت صحة المفهوم ينشر مجموعة من 'الشبكات العصبية الالتفافية المختلفة للتعرف على النيازك من الصور التي التقطتها الطائرات بدون طيار في الميدان'.
مثال لصورة نيزكية تم نشرها خلال اختبار ميداني بالقرب من بحيرة ووكر ، نيفادا. يتم تمييز النيازك بأعلام برتقالية. لاحظ الظل المظلم للطائرة الرباعية بدون طيار. الائتمان: روبرت سيترون وآخرون.
بينما كشف هذا الاختبار المحدد عن عدد من الإيجابيات الخاطئة للصخور التي لم يتم التعرف عليها من قبل ، كان البرنامج قادرًا على التعرف بشكل صحيح على نيازك الاختبار التي وضعها الباحثون على قاع البحيرة الجافة في نيفادا. يشعر Citron وفريقه بتفاؤل شديد بشأن إمكانات نظامهم ، لا سيما في البحث عن النيازك الصغيرة والعثور عليها في المناطق النائية.
أخبر Citron Universe Today أن التحدي الرئيسي لإنشاء النظام هو تجميع مجموعة بيانات تدريبية لمصنف التعلم الآلي.
قال عبر البريد الإلكتروني: 'نظرًا لأن السقوط النيزكي في المستقبل يمكن أن يحدث على أي تضاريس ، فقد احتاج النظام إلى خوارزمية للكشف عن الكائنات مدربة بأمثلة للعديد من أنواع النيازك على أنواع مختلفة من التضاريس. لإنشاء شبكة مدربة بشكل صحيح لاكتشاف الكائنات ، يلزم وجود آلاف من أمثلة الصور '.
قام Citron وزملاؤه بتجميع صور النيازك من الإنترنت وأضافوا في الصور 'المطروحة' للنيازك من مجموعتهم على تضاريس مختلفة. سمح لهم ذلك بتدريب نموذج التعلم الآلي بشكل صحيح لتقليل عدد الصخور العادية التي تم تمييزها على أنها اكتشافات خاطئة.
ثم أجروا عشر رحلات تجريبية بطائرة كوادريكوبتر بدون طيار في موقعين من حقل نيفادا المنتشر المتوقع ، وهي منطقة السقوط النيزكي المتوقعة بناءً على بيانات المسار من أربع محطات في شبكة ناسا لتتبع النيازك واستعادتها ، وهي جزء من مرصد كرة النار العالمي.
فيديو من 'رجال النيزك' الذي يصف حقلاً متناثراً.
قال Citron: 'لحسن الحظ ، نكتسب في كل اختبار ميداني المزيد من البيانات التي يمكننا دمجها في مجموعة البيانات واستخدامها لإعادة تدريب شبكة اكتشاف الكائنات وتحسين الدقة'. 'لذا ، سنواصل محاولة تحسين دقة الكشف. نحتاج حاليًا إلى طائرة بدون طيار أفضل بكاميرا عالية الدقة '.
تساعد دراسة النيازك ومعرفة أصولها العلماء على تحديد تكوين حوالي 40 عائلة من الكويكبات في حزام الكويكبات ، كما تساعد في فهم التطور المبكر للنظام الشمسي. قال الباحثون إن معلومات شبكة الكاميرا البعيدة جنبًا إلى جنب مع القدرة على العثور على النيازك المتساقطة حديثًا ودراستها أمر بالغ الأهمية في تحديد عائلة الكويكبات التي ربما تكون قد أنتجت الحطام النيزكي ، وما إذا كانت ناتجة عن حادث تصادم معين.
كتب الفريق في ورقتهم: 'إذا كان من الممكن استعادة النيزك ، فإن منحنى الضوء وملف التباطؤ للكرة النارية يوفر أيضًا معلومات حول كيفية ترسب طاقته الحركية في الغلاف الجوي للأرض'. 'يمكن استخدام هذه المعلومات لتحسين التنبؤات بارتفاع الكويكبات من هذا النوع من الشظايا التي تكون كبيرة بما يكفي لإحداث انفجارات جوية مدمرة.'
نيزك لامع التقطته إحدى كاميرات شبكة Fireball العالمية من مرصد رانشو ميراج (إريك ماكلولين) في 7 أبريل 2019. Credit: NASA Meteorite Tracking and Recovery Network.
ومع ذلك ، فإن العثور على النيازك من السقوط المرصود يمكن أن يكون صعبًا للغاية ، حيث يمكن أن تنتشر النيازك على مساحة واسعة.
قال سيترون: 'السقوط الأصغر يكون أكثر تواترًا ولكنه ينتج عنه شظايا نيزك أقل وبالتالي يصعب تحديد موقعها'. 'يستغرق الأمر ما يقرب من 100 ساعة عمل للعثور على جزء نيزكي واحد ، لذلك إذا تمكنا من تحسين ذلك ، فيمكننا أخذ عينات من المزيد من هذه السقوط الصغيرة والحصول على رؤية أفضل في المدارات ، وبالتالي مناطق مصدر النيازك القادمة.'
قال Citron إن نظام الطائرات بدون طيار لفريقه مخصص للسقوط الأصغر الذي لن يجذب صائدي النيازك. لكن عمل الفريق قد جذب إعجاب أحد صائدي النيازك المرموقين ، جيفري نوتكين من قناة ديسكفري 'رجال نيزك.'
'الدكتور. قال Notkin عبر البريد الإلكتروني: 'إن عمل Citron الحالي في هذا المجال رائع ، لا سيما تجاربه الجريئة مع الطائرات بدون طيار في مواقف العالم الحقيقي'. 'المفهوم الأكثر إثارة هنا هو اقتران الطائرات بدون طيار الحديثة بالتعلم الآلي الذي يمكنه التعرف على الخصائص المرئية للنيازك في الموقع. بمرور الوقت ، يمكن أن تقضي هذه المنهجية على بعض الملل من البحث عن النيازك التي سقطت حديثًا سيرًا على الأقدام وأيضًا تسهيل عمليات الاسترداد في المناطق التي يصعب على البشر البحث عنها شخصيًا أو تشكل خطورة. '
مثال على نيزك صغير سقط حديثًا في الموقع ، عثر عليه وتصويره جيفري نوتكين. هذه العينة هي أش كريك ، نيزك حجري L6 ، سقط في 15 فبراير 2009 في مقاطعة ماكلينان ، تكساس ، بعد كرة نارية ساطعة في النهار. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام رادار دوبلر لتحديد العينات.الصورة © جيفري نوتكين
وأضاف نوتكين أنه يعتقد منذ فترة طويلة أن الطائرات بدون طيار والمركبات الجوية غير المأهولة يمكن أن تلعب دورًا مفيدًا في استعادة النيزك ، وفي الواقع ، أجرى بعض التجارب المبكرة في عامي 2010 و 2011 ، لكن الطائرات بدون طيار والطائرات بدون طيار في ذلك الوقت كانت إما ليست متقدمة بما يكفي أو غير متوفرة للأفراد غير العسكريين.
ولكن مع استمرار تحسن التكنولوجيا ، كما قال Citron ، و 'مع مجموعة بيانات تدريب أكبر ، ومخطط تصنيف محدث ، وأجهزة تصوير محسّنة ، يمكن أن يثبت التعلم الآلي المقترن بمسح بدون طيار مستقل أنه أداة قيمة لزيادة عدد شظايا النيزك التي تم العثور عليها من جديد. السقوط.'
قراءة متعمقة:
ورقة من Citron et al: استعادة النيازك باستخدام طائرة بدون طيار مستقلة والتعلم الآلي
الأسئلة الشائعة حول النيازك في معهد علوم الكواكب
نيازك أيرولايت لجيف نوتكين
المقال السابق في UT 'بيع الصخور من الفضاء الخارجي: مقابلة مع' Meteorite Man 'Geoff Notkin'
ما هو الفرق بين الكويكبات والنيازك والنيازك؟
