El Rol de la Instrumentación en la Geofísica

La geofísica es, como su nombre lo indica, el estudio de los fenómenos geológicos mediante las leyes de la física. Desde el siglo XVI diversos físicos (Galileo, Gauss, Newton, Maxwell, etc.) han contribuido al conocimiento de las diferentes propiedades que se presentan en nuestro planeta; como la gravedad, el campo magnético, la sismología, los flujos termales, procesos internos y externos de la Tierra.

Desde principios del siglo XX se introdujo instrumentación en las geociencias más elaborada que permitió un mejor desarrollo de los métodos de exploración (la Era Instrumental con los registros sísmicos), y con el avance de la tecnología en los últimos años, no sólo las computadoras y los celulares han evolucionado, sino que también dicha instrumentación se ha ido perfeccionando, logrando con ello que las mediciones de las propiedades físicas de la Tierra sean más precisas (mayor sensibilidad (frecuencias)), siendo cada vez más automatizada incluso para realizar ciertas correcciones.

Pero en realidad ¿ha sido para mejorar el trabajo de los geocientistas? ¿O simplemente para facilitar la adquisición y aumento de producción? ¿El geocientista actualmente sólo es un operador o sigue siendo geocientista?

En la academia nos enseñan la parte teórica de los métodos de exploración, y aunque siempre hay una práctica, no es suficiente porque cuando estamos en campo cometemos errores que pueden hacer perder el día (sobre todo cuando es importante la producción) o bien, cuando el tiempo con el que se cuenta es limitado (sin considerar problemas típicos en campo como logística y ruido).

Además de que las instituciones no cuentan con todos los equipos que puedan medir cada uno de los métodos y sus respectivos dominios. Esto sin mencionar que la demanda en las carreras de geociencias es cada vez mayor, siendo que en las prácticas de campo, no alcanza el tiempo para que cada alumno pueda dominar un equipo e incluso el método, en donde solo se dedica a oprimir un botón para tomar una lectura si bien le va, de las n mediciones que se realizan.

Aunque claro que no falta el favorito del profesor y hay a quienes dejan obteniendo más datos que a otros (resolviendo problemas de logística que tal vez es más importante), sin embargo, el apretar botones no lo es todo, porque si las condiciones para las mediciones no son las óptimas sin importar que todas las configuraciones del equipo y del método estén bien hechas de acuerdo a los criterios adecuados, los datos serán basura, esto sin mencionar que el procesamiento de los datos también es otra parte importante.

Sin embargo, si los datos son basura no habrá mucho que hacer en gabinete porque el software no es mágico (las geociencias comienzan en el campo). Hay que ser realistas, para operar un instrumento de medición, podrías capacitar a una persona sin estudios (siempre y cuando sea responsable y cuidadosa como para que le dejes a cargo de un equipo, por ejemplo, un gravímetro).

Algunos equipos de medición, en la configuración de operación tienen la opción y posibilidad de medir un tipo de dato o varios tipos de datos, pero sería ridículo medir sólo un dato, aunque se considere que los otros no funcionen, porque no está demás tener toda la información posible.

Si estas en una zona de estudio alejada de accesos y servicios y con condiciones extremas, por cuestiones de costos y tiempo, definitivamente no volverás después de que termine la campaña del estudio de exploración en cuestión, lo ideal es tener el mayor número de datos posible (no importa si estás en una empresa contratista a la que tiene que cumplir una producción mínima diaria o si estas en una empresa en donde llevas tu propio proyecto y en donde tienes el equipo y tiempo disponible o si eres investigador y tienes también el tiempo y equipo disponible), así mismo, si el equipo es alquilado, lo mejor es sacarle el mayor provecho.

Para cuestiones de calidad siempre es recomendable tomar las lecturas posibles por estación o por punto de medición ya sea en profundidad o en superficie, para posteriormente depurar o promediar el dato para mayor seguridad en la calidad del método y estudio para el objetivo buscado, esto, en lugar de realizar una sola medición, la cual no será comparativa más que con los datos circundantes.

En los últimos años ha habido cada vez más investigaciones en las geociencias dada la gran atención y aceptación de ser útiles por su aplicación simultánea a varias áreas de exploración y aprovechando cada vez más la respuesta de los parámetros anómalos para explorar cuerpos mineralizados con sulfuros, yacimientos petroleros, cuerpos afectados por contaminación o derrames ecológicos, materiales con granos de n tamaños, profundidades mayores y espesores tanto pequeños como grandes, mayores y menores amplitudes y velocidades, firmas espectrales, banda ancha, etc., y con una comparativa con la respuesta de otros métodos para una interpretación cada vez más avanzada.

En nuestros días, existe una mayor exigencia de los métodos debido a que los recursos minerales como el carbón, cobre, hierro y petróleo se han ido agotando en los niveles someros y por ende, existe la actual necesidad de caracterizar el subsuelo buscando amplias zonas anómalas pero a mayores profundidades (estos recursos son finitos y tarde o temprano habrá la necesidad de sustituir materias primas por otras, cómo el aluminio que ha sustituido al cobre en numerosas aplicaciones y más recientemente por fibra óptica).

Los actuales equipos han evolucionado para obtener mayor sensibilidad en la variación de los parámetros anómalos del subsuelo para obtener mayor resolución, pero aún existen varios problemas que limitan su éxito, como la geología, cambios topográficos, las grandes capas de suelo y alto ruido ambiental.

Como sabemos, cualquier instrumento de medición es un filtro y generalmente, el geocientista no está propiamente interesado en la salida del filtro (mediciones expresadas en volts, cuentas, mGal, gammas, etc.), sino en la señal que las produjo, o bien, en la entrada.

Con los equipos antiguos sólo se obtenían mediciones sin hacer mayor o menor ajuste, pero teniendo conocimiento los tipos de ruido y el nivel del mismo que contaminaba los datos, para después eliminarlo en el procesamiento. En las aulas nos enseñan el diseño de filtros y el análisis espectral de señales, sin embargo, actualmente los equipos tienen filtros integrados para eliminar y/o dejar pasar frecuencias de un rango de interés de señales deseadas o no deseadas, como las que se producen por cables de alta tensión, señales magnetoteluricas, ruido por inducción en los instrumentos, filtros para eliminar influencia por sismos, etc., o bien para atenuar o apilar señales para tratar de obtener toda la información posible de interés y que pueda facilitar a comprender las propiedades físicas.

En la última década, en el mercado han salido equipos digitales y automáticos (cables inteligentes, correcciones automáticas con filtros específicos, etc.), mismos que se configuran y controlan desde un software, pero definitivamente estos no permiten reflejar ciertos errores tanto de logística como de calidad en la información que se espera obtener, como se realizaba con los equipos analógicos.

La ciencia en los equipos avanza, ¿pero el pensamiento en los nuevos y futuros geocientistas es un atraso o también un avance? ¿Sigue la inteligencia artificial en los equipos?

Sin importar si el equipo de medición es analógico o digital, algunos geocientistas que tienen el equipo y el tiempo disponible, por amor a la ciencia obtienen el mayor número de datos cuando tienen la oportunidad, porque es claro que la interpretación se facilita con la mayor información disponible (aunque no hay que dejar de lado que se podría obtener la muestra mínima y suficiente para cubrir un área sin necesidad de obtener muchos datos, porque cuando se trata de áreas gigantescas, el tiempo y dinero se reducen generalmente), mismos que ellos generalmente no procesan, sino que sólo analizan.

Por otro lado, hay los geocientistas que tienen el equipo pero solo les preocupa tener la producción mínima del día para conservar su trabajo, pero ¿con la calidad mínima en los datos? Datos que finalmente ellos no procesan, sino que solo envían para que alguien se encargue de su proceso y análisis.

Finalmente, los geocientistas que no tienen ni el equipo, ni los recursos y ni el tiempo disponible para obtener datos, pero que cuando los consiguen, obtienen pocos datos, pero con la mejor calidad de datos que ellos mismos procesan y analizan con el máximo aprovechamiento (artículos, congresos, etc.).

¿Y tú mismo obtienes tus datos o confías en quienes los obtienen? ¿Tú mismo procesas y analizas o confías en quien procesa y sólo analizas e interpretas? ¿Te consideras un geocientista o un operador o ambos?