اسکن زمین با تکنولوژی لیدار: ایده جاه‌طلبانه دانشمندان، هدیه ماندگار به آیندگان

تکنولوژی لیدار، تکنولوژی سنسوری از راه دور است که به اتومبیل‌های خودران اجازه می‌دهد قادر به مشاهده محیط پیرامون خود باشند. با کارکردی شبیه به رادار و ردیابی اما با استفاده از امواج نوری به جای رادیو و صوت، لیدار پالس‌هایی لیزری می‌فرستد و سپس مدت زمانی که طول می‌کشد تا به منبع بازگردند را اندازه‌گیری می‌کند.

به هنگام این کار، اتومبیل‌های خودران و نیمه‌خودران قادر به ساخت مدل و نقشه‌ای سه‌بعدی از جهان پیرامون خواهند بود و در نتیجه، قادر به تشخیص فاصله خود از اجسام هستند.تا به اینجای کار پیچیدگی چندانی در کار نیست و درباره تکنولوژی لیداری صحبت می‌کنیم که بسیاری از کمپانی‌های تولیدکننده اتومبیل خودران به استفاده از آن روی آورده‌اند.

دو پروفسور در دانشگاه ایالتی کلرادو اما در پروژه‌ای جدید  به دنبال استفاده از همین تکنولوژی برای آشنایی با جهان هستند؛ فقط با این فرق که به جای آشنایی با جهان پیرامون خود، به دنبال آشنایی با تمام جهان هستند. این کار قرار است از طریق اسکن تمام سطح کره خاکی با لیدار انجام شود. و ناگفته نماند که دو پروفسور برای تحقق این مهم عجله نیز دارند.

دکتر کریس فیشر، پروفسور باستان‌شناسی دانشگاه کلرادو می‌گوید: «زمین با چنان سرعتی در حال تغییر است که زمان محدودی برای ثبت این اسکن‌های سه‌بعدی و حفظشان برای نسل‌های بعدی داریم. این حقیقتاً بهترین هدیه‌ای است که می‌توانیم برای نسل‌های بعدی به یادگار بگذاریم».

فیشر با جغرافی‌دانی به نام استیو لایس وارد همکاری شده تا پروژه‌ای که خود آن را «آرشیو زمین - The Earth Archive» نامیده‌اند عملی شود. ایده کلی، همانطور که فیشر می‌گوید، استفاده از اسکن لیدار برای ساخت نقشه‌ای فرهنگی، زمین‌شناختی و محیطی از چیزهایی است که به خاطر تغییرات اقلیمی در معرض نابودی قرار دارند. آن‌ها معتقدند که این اطلاعات، برای دانشمندان آینده بسیار کارآمد خواهد بود.

باستان‌شناسی تقویت‌شده

فیشر خود را این‌گونه معرفی می‌کند: «من باستان‌شناسی هستم که برای مدتی طولانی از تکنولوژی لیدار برای کشف مناطق و مناظر باستان‌شناختی استفاده کرده است».

اگرچه عموم مردم لیدار را با تعبیه آن در اتومبیل‌های خودران شناختند، موارد استفاده از این تکنولوژی به مراتب گسترده‌تر است. اما نتایج کار به همان اندازه تحسین‌برانگیز هستند. در تابستان سال ۲۰۱۶،‌ از لیدار برای ساخت نقشه‌ای از شهری گمشده و پنهان زیر پوشش‌های جنگلی کامبوج استفاده شد. سیستم لیداری که در این مورد استفاده شد، قادر به مشاهده اجسام «از میان» درختان و پوشش گیاهی و نقشه‌برداری از زمینِ زیر آن‌ها بود.

فیشر هم برنامه‌ای مشابه دارد. با این همه، او اشاره می‌کند که وقتی مشغول بررسی اطلاعات جمع‌آوری شده برای کارش بود، به این نتیجه رسید که دیتایی که برای تحقیقات او بلااستفاده است، می‌تواند برای دیگران قابل استفاده باشد. او توضیح می‌دهد:

کار من چیزیست که به آن جنگل‌زدایی دیجیتال می‌گویند. پوشش گیاهی را آنقدر کنار می‌زنم تا اجسام باستان‌شناختی زیرین نمایان شوند. اما آن اطلاعاتی که به صورت دیجیتالی کنار می‌زنم، مرتبط با مسیر شغلی هزاران دانشمند دیگر است. وقتی متوجه این موضوع شدم، این را نیز فهمیدم که اطلاعات ثبت شده با لیدار، غایی‌ترین ابزار برای حفظ تاریخچه سطح زمین و هرچیز دیگری روی آن خواهد بود.

برخلاف اسکنرهای لیداری که در اتومبیل‌های خودران تعبیه می‌شوند، سیستم لیدار مورد استفاده از سوی باستان‌شناسان معمولاً کارایی بسیار گسترده‌ای دارد. برای مثال در مورد شهر گمشده کامبوجی، اسکن‌ها با استفاده از بالگردی انجام شد که سخت‌افزار لیدار زیرش قرار گرفته بود. در همین حال، وب‌سایت آرشیو زمین به استفاده از هواپیمایی اشاره دارد که «شبکه‌ای متراکم از پرتوهای مادون قرمز را به سمت زمین می‌فرستد».

با عبور هوایی از فراز مناطق، تنها ظرف چند ساعت می‌توان به پوششی دست یافت که بدون این سیستم نیازمند چندین دهه پژوهش زمینی می‌بود - و در نهایت هم دقت به مراتب کمتری می‌داشت. ضمناً نتیجه کار به مراتب کاربردی‌تر از تصاویر ساده است: اسکن‌ها رزولوشن بسیار بالایی دارند و ابری متراکم از نقاط مختلف در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند و آن‌ها قادر به نقشه‌برداری سه‌بعدی اجسام از طریق این نقاط خواهند بود.

مثل یک گوگل ارث سه‌بعدی

پروژه آرشیو زمین سه فاز دارد. گام نخست، فراهم‌آوری نقشه‌ای از زمین در حالت کنونی‌اش است. محققان باور دارند که تنها راه برای اندازه‌گیری دقیق بحران تغییرات اقلیمی، دسترسی داشتن به دو آرشیو اطلاعاتی «قبل» و «بعد» است که می‌توانند مورد تحلیل قرار بگیرند. در حال حاضر، هیچ دیتای با کیفیتی از وضعیت «قبل» اقصی نقاط کره خاکی وجود ندارد. در نتیجه همین موضوع، محققان نمی‌توانند با قطعیت بگویند که چه چیزهایی در حال تغییرند و یا اینکه ابداعات‌شان تاثیری مثبت داشته یا خیر.

گام دوم ساخت مدلی مجازی و متن‌باز از سیاره زمین است که در اختیار تمام دانشمندان قرار می‌گیرد. به این مدل مجازی می‌توانید به چشم یک گوگل ارث سه‌بعدی نگاه کنید. باستان‌شناسان احتمالاً از این مدل در راستای جستجو برای مناطق کشف‌نشده و غیرمستند استفاده کنند. بوم‌شناسان احتمالاً از آن برای شناسایی ترکیب‌بندی جنگل‌ها استفاده کنند. جغرافی‌دانان در حوزه‌هایی نظیر آب‌شناسی، گسله‌ها و آشفتگی‌های جوی به استفاده از آن روی خواهند آورد. در مجموع همانطور که داشمندان می‌گویند «احتمالات بی‌شمار» است.

قدم نهایی نیز توسعه ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی خواهد بود که می‌توانند اطلاعات لیدار را به روش‌هایی که هم‌اکنون برایمان قابل تصور نیست تحلیل کنند.

به بهترین شکل ممکن، با بیشترین سرعت ممکن

محققان خاطر نشان کرده‌اند که هم‌اکنون ۵۰ درصد از جنگل‌های بارانی جهان از بین رفته‌اند، هر سال ۱۸ میلیون جریب جنگل نابود می‌شود و بالا آمدن سطح آب دریاها، شهرها، کشورها و قاره‌ها را تهدید می‌کند. بنابر متون درج شده در وب‌سایت پروژه، «مگر اینکه مستنداتی ثبت شده از این نقاط داشته باشیم، هیچکس در آینده نخواهد دانست که ما وجود داشته‌ایم». بنابراین شروع پروسه اسکن، امری حیاتی و فوری است.

فیشر هنگام توصیف نقشه راه پروژه اشاره می‌کند که این کار باید «به بهترین شکل ممکن و با بیشترین سرعت ممکن» انجام شود. پروژه آرشیو زمین با جنگل‌های آمازون آغاز به کار می‌کند که گفته می‌شود هزینه‌ای ۱۵ میلیون دلاری خواهد داشت. با مساحتی معادل ۵.۵ میلیون کیلومتر مربع (بیشتر از نصف مساحت کانادا)، اسکن آمازون شروعی فوق‌العاده خواهد بود. اما این تنها بخش اندکی از مساحت ۱۴۸ میلیون کیلومتری زمین (بدون احتساب دریاها و اقیانوس‌ها) خواهد بود. البته باید اشاره کرد که لیدار قادر به نقشه‌برداری آب نیز خواهد بود و بسته به تصمیم مدیران پروژه، این کار هم ممکن است در آینده عملی شود.

فیشر به عنوان سخن پایانی می‌گوید:

مردم می‌توانند به دوستان و همسایه‌های خود بگویند. می‌توانند از علم و دانش به صورت کل حمایت کنند و اگر علاقه‌مند باشند، می‌توانند به نمایندگان خود فشار بیاورند که تدابیری برای بحران تغییرات اقلیمی در نظر بگیرند. ضمنا مردم می‌توانند به TheEarthArchive.com سر زده و حمایت مالی کنند. آرشیو زمین در حال حاضر نه حمایت سازمانی دارد و نه دولتی، بنابراین کار ما وابسته به حمایت‌های مالی مهربانانه است.