ИИ обнаружил скрытый «кольцевой разлом», вызывающий землетрясения в Италии

Фото из открытых источников

Модель искусственного интеллекта (ИИ) выявила невиданные ранее геологические структуры на вулкане Кампи Флегрей в Италии, включая явный «кольцевой разлом», который может спровоцировать землетрясения магнитудой 5.

С начала 2025 года в Кампи Флегрей произошло пять землетрясений магнитудой выше 4, а признаки активности вулкана проявляются с 2005 года. Однако, согласно новому исследованию, в котором с помощью искусственного интеллекта были выявлены десятки тысяч сейсмических событий, оставшихся незамеченными за последние несколько лет, большинство землетрясений в регионе остаются незамеченными.

«Мы давно знали, что это опасное место», — заявил соавтор исследования профессор Уильям Эллсворт из Стэнфордского университета. «Теперь мы впервые видим геологические структуры, которые за этим стоят».

За последние 40 000 лет Флегрейские поля пережили два крупнейших извержения в Европе, и данные свидетельствуют о том, что ранняя история вулкана была столь же взрывоопасной. Учёные регистрируют сейсмическую активность на Флегрейских полях с 1950-х годов, но в 1980-х годах, после серии из 16 000 землетрясений, приведших к эвакуации 40 000 жителей, мониторинг был усилен.

Чтобы исследовать современные угрозы, исходящие от Флегрейских полей, Эллсворт и его коллеги разработали инструмент на основе искусственного интеллекта, способный определять землетрясения, которые не могли обнаружить предыдущие методы.

Традиционно сейсмологи распознают землетрясения, анализируя сейсмограммы – графики с волнистыми линиями, отображающими колебания земной поверхности с течением времени. Исследователи обращают внимание на внезапное увеличение амплитуды колебаний, и этот процесс известен как «выбор фазы», – пояснил соавтор исследования профессор Грег Бероза из Стэнфордского университета.

«Это простой и зачастую эффективный способ выбора фазы, но он не «обучает» делать это лучше, чтобы со временем улучшить результаты», — говорит Бероза. «В нашем подходе мы обучаем модель машинного обучения выбирать фазы. Мы основываемся на коллекции миллионов примеров, где эксперты уже это делали, и наш метод разработан, чтобы научиться делать это более эффективно».

Ученые решили проанализировать Кампи Флегрей прежде других вулканов по нескольким причинам, в том числе из-за острой необходимости лучше понять поведение этого вулкана, сказал Бероза. Более 360 000 человек живут внутри кальдеры Кампи Флегрей длиной 11 километров, а в более широком районе — около 1,5 миллиона человек. За последние 20 лет уровень волнений резко возрос в 2018 году, и хотя в настоящее время признаков извержения нет, особенно сильное или неглубокое землетрясение может представлять огромную опасность для людей и привести к повреждению зданий, говорится в заявлении.

Результаты работы инструмента искусственного интеллекта, опубликованные в журнале Science, показывают, что три четверти землетрясений в районе Флегрейских полей с 2022 года до середины 2025 года остались незамеченными. В то время как традиционные методы зафиксировали 12 000 землетрясений за этот период, ИИ показывает, что их число приближается к 54 000.

Картируя места этих землетрясений, исследователи обнаружили разломы — трещины в земной коре, которые могут соприкасаться друг с другом и вызывать землетрясения, — которые не были выявлены предыдущими методами. В частности, группа обнаружила два разлома, сходящиеся под Поццуоли, городом к западу от Неаполя, где в 1980-х годах проводилась эвакуация. Расположение этих разломов позволяет предположить, что «землетрясение магнитудой около 5 баллов не исключено», — сказал Эллсворт.

Это было не единственное поразительное открытие. В 1980-х годах Поццуоли испытал подъём, и то же самое происходит сейчас: земля под городом поднимается примерно на 10 сантиметров каждый год. Оказывается, область подъёма окружена несколькими разломами, образующими тонкий, хорошо выраженный «кольцевой разлом», простирающийся в сторону моря, говорится в заявлении.

«Наши итальянские коллеги были удивлены, увидев кольцо так отчётливо», — заявил ведущий автор исследования Син Тань из лаборатории Берозы. «Они ожидали увидеть что-то на юге, где предыдущие данные показывали разрозненную сейсмичность, но на севере они никогда не видели его так отчётливо».

По словам Берозы, сейсмическая активность вдоль кольцевого разлома может помочь предсказать изменения в системе, а также дать представление о магнитуде будущих землетрясений. Однако она не даёт новой информации о вероятности или времени следующего извержения Кампи Флегрей.

«Вся проанализированная сейсмичность с 2022 по середину 2025 года является мелководной, на глубине более 4 километров и не указывает на какую-либо миграцию магмы к поверхности», — сказал Бероза.

Результаты исследования Флегрейских полей указывают на то, что инструмент ИИ может быть полезен и для других вулканов. В заявлении исследователей говорится, что регионы, где недавно наблюдался всплеск сейсмической активности, такие как Санторини в Греции, могут выиграть от более чёткого понимания геологического строения вулкана.