Ученые использовали искусственный интеллект для анализа миллионов слабых сейсмических волн и обнаружили на глубине 2900 километров шесть гигантских аномальных структур, опоясывающих границу между ядром и мантией Земли.
Ключевые тезисы:
- Нейросеть выявила почти 175 000 слабых сейсмических сигналов, что в 10 раз больше всех предыдущих наблюдений.
- Разрозненные аномалии на границе ядра и мантии оказались шестью гигантскими непрерывными поясами.
- Обнаруженные структуры, вероятно, состоят из древних тектонических плит и участков локального плавления пород.
Геологи не могут пробурить планету насквозь, но благодаря искусственному интеллекту они составили самую подробную карту того, что скрывается на глубине 2900 километров. Анализ миллионов записей сейсмических волн позволил обнаружить шесть гигантских аномальных зон на границе земного ядра и мантии — открытие, которое заставляет по-новому взглянуть на внутреннюю динамику нашей планеты.
Граница между ядром и нижней мантией Земли (CMB) играет критическую роль в жизни планеты. Именно эта зона управляет тепловыми потоками, циркуляцией мантийных пород и подъемом вулканических плюмов. Понимание того, что там происходит, дает ключ к разгадке эволюции глубоких недр Земли.
Изучать, что скрыто под Землей приходится по сейсмическому эху от землетрясений. В новом исследовании, в журнале JGR Solid Earth, ученые сделали ставку на так называемые предшественники PKP. Это очень слабые сейсмические волны, которые обычно улавливаются приборами за несколько секунд до прихода основного, мощного удара.
Эти тихие сигналы идеально подходят для поиска скрытых участков с аномальной температурой или необычным химическим составом. Однако в обычных условиях предшественники PKP настолько слабы, что их невероятно сложно выделить вручную на фоне общего сейсмического шума.
Чтобы найти закономерности, ученым требовался масштабируемый метод, способный стабильно анализировать миллионы записей. В прошлом году другая команда исследователей уже доказала, что нейросети могут находить такие волны — тогда удалось выявить около 30 000 сигналов. Но тот проект опирался на плотные сейсмические сети, что сильно ограничивало географию исследования.
Для создания глобальной картины авторы новой работы загрузили в систему глубокого обучения более 2 миллионов сейсмических записей, собранных по всему миру в период с 1990 по 2024 год. Искусственный интеллект отсеял некачественные данные и классифицировал нужные формы волн. Чтобы повысить точность алгоритма, команда неоднократно проверяла и корректировала выборки вручную.
Результат превзошел ожидания: система идентифицировала 174 929 сигналов предшественников PKP. Это примерно в 10 раз больше, чем во всех предыдущих глобальных базах данных вместе взятых.
Глобальное распределение точек входа и выхода сейсмических волн на границе ядра и мантии. Верхняя карта (a) наглядно показывает, как искусственный интеллект увеличил плотность обрабатываемых данных в исследовании 2026 года по сравнению с работами прошлых лет (b и c). Источник: JGR Solid Earth.
Благодаря массиву новых данных то, что раньше казалось разрозненными пятнами на карте недр, объединилось в широкие непрерывные пояса вероятных глубокомантийных неоднородностей.
Алгоритм выявил шесть таких гигантских структур. Они расположены под следующими регионами:
- Северная Атлантика;
- Северная Евразия;
- Южная Атлантика;
- Южная Африка;
- Тихий океан;
- Антарктида.
По словам исследователей, несколько зон с высокой вероятностью рассеяния сейсмических волн совпадают с уже известными зонами ультранизких скоростей. Это подтверждает точность полученных результатов. Форма и расположение найденных поясов указывают на то, что самый нижний слой мантии сформирован из смеси древних погрузившихся тектонических плит, химического разделения пород и участков локального плавления.
Ученые подчеркивают, что полученные карты показывают наиболее вероятные области рассеяния волн, а не точные геометрические контуры скрытых структур.
Механизм оказался не волшебным радаром, а скорее сложной системой подсказок: сигнал-предшественник от одной сейсмической станции не может точно определить координаты аномалии. Кроме того, землетрясения не происходят по удобному для ученых расписанию, а сейсмические станции распределены по планете неравномерно, поэтому покрытие сигналами PKP все еще остается неоднородным.
В будущем ученые планируют объединить этот каталог с другими типами сейсмических волн и использовать более плотные массивы датчиков, чтобы получить еще более резкое изображение границы ядра и мантии. Как отмечают авторы статьи в JGR Solid Earth, по мере расширения каталога его высокое разрешение создаст прочную основу для понимания того, в каком геодинамическом состоянии находятся самые глубокие недра Земли.
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Что такое граница ядра и мантии (CMB)?
Это слой внутри Земли на глубине около 2900 километров, где твердая силикатная мантия встречается с жидким внешним ядром. Эта зона критически важна для формирования вулканической активности и распределения тепла внутри планеты.
Как искусственный интеллект помог в исследовании?
Нейросеть проанализировала более 2 миллионов записей землетрясений за 34 года и смогла выделить почти 175 тысяч очень слабых сейсмических сигналов (предшественников PKP), которые невозможно было бы найти вручную.
Из чего состоят найденные скрытые структуры?
Ученые предполагают, что эти аномальные пояса представляют собой смесь остатков древних тектонических плит, участков локального плавления мантии и скоплений пород с отличающимся химическим составом.
Комментарии (0)