Земля — геоид (а масло — масляное, но об этом в другой раз). При помощи спутников мы можем относительно точно измерить глубину его впадин и высоту выступов. Собственно говоря, эта работа уже ведётся. 

И она весьма интересна практически, ведь в тех точках геоида, где гравитация сильнее, чем обусловливает его форма, близко к поверхности находятся залежи необычно тяжёлых или очень лёгких веществ.

Но чтобы всё корректно посчитать при помощи спутников, их измерительные инструменты нуждаются в частой калибровке. А обработка данных требует колоссальных вычислительных мощностей.

То, что гравитационное поле Земли неоднородно, известно давно, но вот использовать такую неоднородность для поиска полезных ископаемых ещё не удавалось. (Здесь и ниже иллюстрации Ruxandra Bondarescu et al.)

Группа исследователей из Цюрихского университета (Швейцария) во главе с Руксандрой Бондареску предложила более простой и, кажется, весьма точный метод определения формы геоида и даже гравитационных аномалий при помощи всего одного типа инструментов. Правда, в помощь инструменту придётся придать теорию относительности.

Как все помнят, из последней вытекает, что время быстрее течёт выше уровня моря и медленнее — ниже него (из-за более высокой гравитации). Согласно проведённому моделированию, уже существующие атомные часы вполне способны зафиксировать с высокой точностью как высоту земной поверхности (на которой они размещены) относительно уровня моря, так и крупные месторождения минералов. Измерительная система такого рода должна состоять из двух атомных часов, соединённых оптоволоконным кабелем. При этом скорость протекания времени для каждых часов измеряется и сравнивается между собой. По расчётам, такая система должна оказаться не только значительно проще, но и точнее спутниковых наблюдений, сегодня почитающихся самыми эффективными в данном вопросе.

Ключевые слова здесь — «крупные месторождения»: пока что, увы, точность имеющихся атомных часов позволяет обнаружить лишь аномально тяжёлые или лёгкие породы на глубинах, скажем, в два километра при радиусе сферы такого материала в 1,5 км (если он расположен сферически), а отклонения от средней плотности земной коры составляют 20%. Разумеется, когда речь идёт о более (или менее) плотном материале, обнаружить можно и меньшее месторождение. Как и в том случае, если аномальные по плотности породы близки к поверхности.

Пока, правда, размерами атомные часы напоминают холодильник, а стóят несравнимо больше. Однако на фоне затрат на спутники и суперкомпьютеры такие мелочи просто блекнут.

В будущем, справедливо отмечают авторы работы, следует ожидать существенного увеличения точности атомных часов и их возможностей по обнаружению месторождений полезных ископаемых.

Соответствующее исследование опубликовано в Geophysical Journal International. Популярно и относительно подробно концепция изложена в блоге ведущего автора работы.