Картографирование подземных пространств: мюонная технология демонстрирует потенциал для 3D-визуализации недр в археологии
Исследование подтвердило возможность использования детекторов космического излучения для обнаружения подземных пустот. Детекторы регистрируют мюоны — частицы, возникающие при столкновении космического излучения с атмосферой Земли, которые проникают в грунт, прежде чем потерять энергию и остановиться. Таким образом, археологи могут картировать скрытые полости, такие как туннели и каналы.
Технология была успешно продемонстрирована на археологическом объекте «Град Давида» в Иерусалиме, где система точно отобразила подземные пространства на основе изменений в поглощении грунтом частиц космического излучения. Исследование под руководством профессоров Эреза Этциона и Одеда Липшица из Тель-Авивского университета (TAU) опубликовано в Journal of Applied Physics.
«У археологов до сих пор не было эффективных методов для проведения комплексных исследований подземных пространств под скальным основанием древних поселений, — поясняет профессор Липшиц. — В Иудейских предгорьях, например, под слоем твёрдого известняка залегает мягкий мел, в котором древние жители легко вырубали обширные пространства. Наше исследование впервые предлагает инновационный метод, доказавший свою высокую эффективность в обнаружении таких пустот с помощью детекторов космического излучения, а именно мюонов».
Мюоны, будучи в 207 раз массивнее электронов, медленно теряют энергию при прохождении через грунт и могут проникать на глубину до 100 метров. Размещая детекторы под землёй, можно выявить полости, где потеря энергии минимальна. «Этот процесс аналогичен рентгеновскому сканированию: мюоны действуют как луч, наш детектор — как камера, а подземные объекты — как тело пациента», — объясняет профессор Этцион.
В ходе демонстрации в вырубленной в скале «Цистерне Иеремии» (Град Давида) учёные совместили высокоточное сканирование LiDAR внутренней полости с моделированием потока мюонов, что позволило отобразить структурные аномалии. «Это первая веха, — говорит профессор Липшиц. — Следующим этапом станет объединение физики, археологии и искусственного интеллекта для создания 3D-изображения недр по обширным данным с детекторов. Нашей испытательной площадкой будет Тель-Азека в Иудейских предгорьях».
«Наша инновация заключается в разработке небольших и мобильных детекторов и в понимании того, как работать с ними в полевых условиях на археологических объектах, — добавляет профессор Этцион. — Наша цель — разместить несколько детекторов или перемещать один для получения в итоге полного 3D-изображения всего участка. Мы только начинаем».