Нова 3D-карта надр допоможе прогнозувати блекаути та шукати копалини

Науковці завершили масштабний проєкт USMTArray, який тривав 18 років і охопив понад 1800 локацій по всій країні.

Джерело: phys.org

Результатом стала перша повна тривимірна карта електричних властивостей надр Північної Америки. Дослідження, опубліковане в Reviews of Geophysics, показує, як електричні струми проходять через підземні породи та давні геологічні формації. Це відкриття має вирішальне значення для захисту сучасної інфраструктури від потужних геомагнітних бур.

Сонячні шторми можуть індукувати сильні струми в землі, які потім проникають у лінії електропередач. Яскравим прикладом є блекаут у Квебеку 1989 року, коли мільйони людей залишилися без світла на дев'ять годин. Нові дані свідчать, що під час того самого шторму в штаті Мен амплітуда геоелектричного поля сягала майже 23 вольт на кілометр. Це значно перевищує поріг у 1 В/км, який енергетична галузь вважає критичною загрозою для трансформаторів.

Магнітотелуричний метод дозволяє вченим бачити крізь шари осадів до глибоких коренів континенту, які формувалися понад мільярд років. На відміну від сейсмічних даних, цей спосіб дуже чутливий до наявності рідин та розплавлених порід під землею. Карта показує приховані шляхи проходження струму, що визначаються мінеральним складом та температурою надр. Зокрема, виявлено давні зони субдукції, багаті на графіт та сульфіди, які є чудовими провідниками.

Дослідження спростовує застарілі одновимірні моделі, доводячи, що електричні ризики можуть кардинально відрізнятися навіть між сусідніми ділянками. Це пояснює, чому одні регіони залишаються неушкодженими, тоді як інші стикаються з руйнуванням обладнання. Висока напруга постійного струму, спричинена викидами сонячної плазми, перевантажує мережі, розраховані на змінний струм, що призводить до перегріву та виходу з ладу коштовних трансформаторів.

Наразі отримані дані інтегровані в карту ризиків у реальному часі, якою керують Національне управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA) та Геологічна служба США (USGS). Це дозволяє диспетчерам точніше оцінювати загрози під час розгортання магнітних бур. Крім захисту енергомереж, 3D-модель стане цінним інструментом для виявлення родовищ корисних копалин та підземних джерел геотермальної енергії завдяки візуалізації провідних мінералів.

Провідна авторка роботи Анна Келберт зазначає, що наступним викликом для науки є перехід від простого виявлення штормів до їхнього точного прогнозування. Розуміння того, як саме ґрунт у певній місцевості реагуватиме на сонячну активність, дозволить приймати оперативні рішення для збереження стабільності енергосистеми. Проєкт USMTArray став фундаментальним кроком у вивченні глибокого минулого та безпечного майбутнього континенту.