Metode komputasi perintis yang dikembangkan oleh para peneliti di UT Austin kini memungkinkan para ilmuwan menggunakan data pemetaan permukaan untuk membuat gambar detail interior bumi. Terobosan ini memberikan wawasan berharga mengenai proses geologi dan mekanisme gempa bumi, yang menandai kemajuan besar dalam ilmu kebumian.
Para peneliti di Universitas Texas di Austin telah merevolusi cara para ilmuwan mengamati bawah permukaan bumi. Memperkenalkan metode komputasi inovatif yang disebut “pencitraan deformasi”, teknik canggih ini memanfaatkan data permukaan dari teknologi seperti GPS, radar, dan pemindaian laser untuk mengungkap detail rumit tentang kerak dan mantel bumi, area yang penting untuk memahami proses geologi.
“Sifat material seperti kekakuan sangat penting untuk memahami berbagai proses yang terjadi di zona subduksi atau dalam ilmu gempa secara umum,” kata Simone Puel, pengembang metode tersebut dalam sebuah rilis berita.
Puel, yang mengerjakan proyek ini selama studi pascasarjana di UT Austin Jackson School of Geosciences, menekankan potensi menggabungkan teknik ini dengan metode lain untuk menciptakan model mekanis gempa bumi yang komprehensif.
“Bila dikombinasikan dengan teknik lain seperti seismik, elektromagnetik, atau gravitasi, maka akan memungkinkan untuk menghasilkan model mekanis gempa yang jauh lebih komprehensif dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya,” tambahnya.
Saat ini menjadi sarjana postdoctoral di California Institute of Technology, Puel menerbitkan teori dasar untuk metode ini awal tahun ini. A studi selanjutnya, yang diterbitkan dalam Science Advances edisi Juni, memamerkan teknik yang menggunakan data GPS dari gempa bumi Tohoku di Jepang pada tahun 2011, yang menghasilkan gambar bawah permukaan hingga 100 kilometer di bawah tanah. Gambar-gambar ini mengungkap struktur tektonik dan vulkanik utama di bawah Cincin Api Pasifik, terutama mengidentifikasi reservoir magma dalam hanya dengan menggunakan data permukaan – yang merupakan hal ilmiah pertama.
Teknik ini memanfaatkan kerak bumi yang heterogen, yang terdiri dari bahan-bahan dengan elastisitas bervariasi yang berubah bentuk secara tidak merata akibat tekanan. Dengan mensimulasikan Bumi sebagai material elastis dengan kekuatan bervariasi dalam tiga dimensi, model ini menghitung kekakuan bawah permukaan dari pergerakan relatif sensor GPS selama peristiwa seismik, sehingga menghasilkan gambaran 3D interior Bumi.
Aspek yang menarik dari metode ini adalah kompatibilitasnya dengan pengukuran satelit, termasuk data dari pesawat ruang angkasa NISAR milik NASA yang akan datang. Misi bersama dengan Organisasi Penelitian Luar Angkasa India ini menjanjikan pemetaan global beresolusi tinggi setiap 12 hari, yang berpotensi mengubah cara para ilmuwan memantau dan memahami wilayah yang aktif secara geologis.
Thorsten Becker, seorang profesor di Jackson School dan salah satu penulis penelitian ini, menyoroti janji metode ini untuk memantau kesalahan gempa secara terus-menerus, sehingga meningkatkan pemahaman kita tentang siklus gempa.
Rekan penulis lainnya, Omar Ghattas dari Departemen Teknik Mesin UT Austin Walker dan Institut Teknik Komputasi dan Sains UT Austin Oden, mencatat bahwa kemajuan ini dapat membuka jalan bagi terciptanya kembaran digital Bumi. Model canggih ini akan secara dinamis mengintegrasikan observasi baru untuk menyempurnakan dan meningkatkan kemampuan prediktif.
Studi ini mencakup kontribusi dari Dunyu Liu, seorang ahli geosains komputasi di Institut Geofisika Universitas Texas, dan Umberto Villa, seorang ilmuwan peneliti di Institut Oden.
Pendekatan perintis ini menandai lompatan signifikan dalam ilmu kebumian, yang menjanjikan untuk memperkaya pemahaman kita tentang cara kerja planet ini dan berpotensi memitigasi risiko yang terkait dengan aktivitas seismik.