أحدثت تقنية مبتكرة طورها باحثون في جامعة ولاية كامبيناس في البرازيل ثورة في فهمنا لتشكيل الكثبان الرملية على سطح المريخ. تعتمد هذه التقنية على استخدام الصور لتقدير القوى المؤثرة على كل حبة رمل، مما يفتح آفاقًا جديدة لفهم تاريخ الغلاف الجوي للمريخ وتطور سطحه.
التقنية والابتكار
تعتمد التقنية الجديدة على دمج التجارب المخبرية والمحاكاة الحاسوبية والذكاء الاصطناعي لإنشاء خرائط تفصيلية للقوى المؤثرة على حبات الرمال. تمكن الباحثون من إعادة إنتاج نماذج مصغرة للكثبان الرملية تحت الماء في المختبر، واستخدموا محاكاة ثلاثية الأبعاد لحساب القوى بدقة.
لتدريب الشبكة العصبية التلافيفية، وهي شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي المستخدم في التعرف على الصور، قام الفريق بربط صور الكثبان الرملية بخرائط القوى التي تم الحصول عليها من المحاكاة. بعد التدريب، تمكن الذكاء الاصطناعي من استخلاص توزيع القوى مباشرة من البيانات البصرية.
الكثبان البارشانية وتأثيرات الرياح
تتشكل الكثبان، وخاصة الكثبان الهلالية المعروفة باسم البارشانية، حيثما يتدفق الرياح أو الماء فوق الرمال السائبة. يمكن للعلماء تتبع حركتها لاستنتاج الرياح السائدة والظروف البيئية، لكن قياس القوى الدافعة لكل حبة كان حتى الآن مستحيلًا.
من خلال هذه التقنية، أصبح بالإمكان تقدير شدة الرياح الماضية وتوقع تطور الكثبان في المستقبل. هذا يعني أن العلماء يمكنهم الآن الحصول على رؤى أعمق حول التطور الجيولوجي للمريخ وتأثيرات الرياح على سطحه.
التطبيقات المحتملة على الأرض
لا تقتصر فوائد هذه التقنية على دراسة المريخ فقط، بل يمكن تطبيقها على الأرض أيضًا. يمكن أن تساعد المهندسين في التنبؤ بشكل أفضل بتآكل السواحل، ونقل الرواسب في الأنهار، أو سلوك المواد الجسيمية في الأنظمة الصناعية. كما يمكن تطبيقها على الكواكب الأخرى التي تم تصويرها من الفضاء.
يتيح هذا القدرة على استخراج معلومات فيزيائية مفصلة من الصور وحدها، مما يفتح الباب لتطبيقات متعددة في مجالات الجيولوجيا والهندسة البيئية.
تحديات ونجاحات البحث
تمثل التحدي الأكبر في عدم وجود أجهزة قياس صغيرة لقياس القوى على حبات الرمل. للتغلب على هذا، اعتمد الفريق على المحاكاة الحاسوبية والذكاء الاصطناعي. أثبتت التقنية كفاءتها في التنبؤ بدقة بتوزيع القوى حتى على الأشكال التي لم يتم رؤيتها من قبل.
أثبتت هذه الدراسات أن أي نظام حبيبي يمكن رؤيته في صورة يمكن تحليله طالما توفر نموذج محاكاة قادر على تمثيل سلوك المادة بدقة.
الخاتمة
تمثل هذه التقنية قفزة نوعية في دراسة الكثبان الرملية على المريخ، حيث تقدم وسيلة جديدة لاستكشاف تاريخ الغلاف الجوي وتطور سطح الكوكب. بفضل هذه الابتكارات، يمكن للعلماء الآن فهم تأثيرات الرياح على المريخ بشكل أعمق، مما يعزز من قدرتنا على دراسة الكواكب الأخرى وفهم العمليات الطبيعية على الأرض.