Simulações numéricas identificaram a origem dos sinais acústicos emitidos por falhas estressadas em máquinas sísmicas de laboratório. O trabalho descompacta ainda mais a física que conduz as falhas geológicas, conhecimento que poderia um dia permitir prever terremotos com precisão.

"Estudos anteriores de aprendizado de máquina descobriram que os sinais acústicos detectados de uma falha de terremoto podem ser usados ​​para prever quando o próximo terremoto ocorrerá, "disse Ke Gao, um geofísico computacional no grupo de Geofísica do Laboratório Nacional de Los Alamos. "Este novo trabalho de modelagem nos mostra que o colapso das cadeias de tensão dentro da ranhura do terremoto emite esse sinal no laboratório, apontando para mecanismos que também podem ser importantes na Terra. "Gao é o autor principal do artigo, "Das cadeias de estresse às emissões acústicas, "publicado hoje em Cartas de revisão física e selecionado como "Sugestão dos Editores".

As cadeias de tensão são pontes compostas por grãos que transmitem tensões de um lado de um bloco de falha para o outro.

Gao trabalha em uma equipe de Los Alamos que identificou o sinal acústico preditivo em dados de terremotos de laboratório e regiões de megaterrugem na América do Norte, América do Sul e Nova Zelândia. O sinal indica com precisão o estado de estresse na falha, não importa quando o sinal é lido.

"Usando o modelo numérico que desenvolvemos em Los Alamos, examinamos e conectamos a dinâmica em um sistema granular de goivagem de falha aos sinais detectados em monitores remotos passivos, "Gao disse. A goiva de falha é a base, material rochoso de cascalho criado pelas tensões e movimentos de uma falha.

Para investigar a causa dos sinais acústicos, a equipe conduziu uma série de simulações numéricas em supercomputadores usando o código HOSS desenvolvido em Los Alamos (Hybrid Optimization Software Suite). Esta nova ferramenta numérica é uma metodologia híbrida - o método dos elementos finitos discretos combinados. Ele mescla técnicas desenvolvidas sob métodos de elementos discretos, para descrever as interações grão a grão; e sob métodos de elementos finitos, para descrever tensões como uma função de deformação dentro dos grãos e propagação de ondas fora do sistema granular. As simulações imitam com precisão a dinâmica da evolução da falha do terremoto, por exemplo, como os materiais dentro da goiva trituram e colidem uns com os outros, e como as cadeias de tensão se formam e evoluem ao longo do tempo por meio de interações entre materiais de goivagem adjacentes.

Los Alamos financiou um projeto multimilionário, programa plurianual que consiste em experimentos, modelagem numérica, e esforços de aprendizado de máquina para desenvolver e testar uma abordagem altamente inovadora para sondar o ciclo de terremotos e, em particular, para detectar e localizar falhas estressadas que estão se aproximando da falha.