Đại học Geneva và INGV tạo mô hình 3D chi tiết về lòng núi lửa Vulcano bằng AI và dữ liệu địa chấn

Vào năm 2025, một đội ngũ hợp tác giữa Đại học Geneva (Thụy Sĩ) và Viện Địa vật lý và Núi lửa Quốc gia (INGV) của Ý đã công bố mô hình 3D chi tiết về cấu trúc bên trong của núi lửa Vulcano, một ngọn núi lửa đang hoạt động ở phía bắc Sicily.

Công trình đột phá này, được mô tả là một bước tiến tương đương với việc chuyển đổi từ siêu âm sang MRI trong y học, đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) kết hợp với dữ liệu địa chấn thu thập từ các mạng lưới cảm biến địa chấn dạng nút. Núi lửa Vulcano, với lịch sử hoạt động kéo dài ít nhất 2.000 năm và có dấu hiệu gia tăng hoạt động phun trào kể từ năm 2021, đã trở thành đối tượng nghiên cứu lý tưởng.

Để tận dụng năng lượng địa chấn từ các vụ phun trào gần đây, các nhà nghiên cứu đã triển khai khoảng 200 cảm biến địa chấn di động trên khắp hòn đảo. Trong vòng một tháng, các máy đo địa chấn tiên tiến này đã ghi lại rung động tự nhiên của lòng đất trên nhiều dải tần số khác nhau. Dữ liệu khổng lồ này sau đó đã được xử lý bằng siêu máy tính "Yggdrasil" của Đại học Geneva.

Mô hình 3D thu được cung cấp một bản tái tạo chính xác cấu trúc bên trong của Vulcano, làm sáng tỏ cách các đứt gãy ở chân núi lửa hoạt động như một "hệ thống ống dẫn" cho magma và các chất lỏng thủy nhiệt. Việc phát hiện này cho thấy sự sụp đổ do trọng lực của núi lửa, khi nó tích tụ các lớp dung nham và mảnh vụn, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc mở ra các đứt gãy mới và do đó kiểm soát hoạt động núi lửa.

Mặc dù những phát hiện này chưa cho phép dự đoán các vụ phun trào, chúng đánh dấu một bước tiến đáng kể trong việc hiểu động lực học bên trong của núi lửa. Douglas Stumpp, tác giả chính của nghiên cứu, nhấn mạnh tiềm năng của việc xử lý dữ liệu địa chấn theo thời gian thực bằng mạng nơ-ron. Ông tin rằng điều này có thể cho phép phân tích hành vi của từng khu vực khi nó diễn ra, từ đó thiết kế các kế hoạch sơ tán linh hoạt và có khả năng thích ứng.

Sự kết hợp giữa giám sát địa chấn tiên tiến và AI mở ra những khả năng mới trong việc hiểu hành vi của núi lửa và cải thiện các chiến lược đánh giá và giảm thiểu rủi ro. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng AI có thể giúp các nhà khoa học theo dõi chuyển động của núi lửa bằng cách phân tích dữ liệu vệ tinh, ngay cả khi có nhiễu khí quyển, như đã thấy trong các nghiên cứu về núi lửa Mauna Loa. Hơn nữa, AI đang cách mạng hóa việc dự báo phun trào bằng cách phân tích các mẫu lặp lại trong tín hiệu cảnh báo địa chấn, cho phép dự đoán ngay cả ở những khu vực ít được giám sát.

Công trình này không chỉ nâng cao hiểu biết khoa học về các quá trình núi lửa mà còn hứa hẹn cải thiện đáng kể các hệ thống cảnh báo sớm, đặc biệt là khi hơn 800 triệu người sống gần các ngọn núi lửa không thể đoán trước này.