Под землёй найдены шесть никогда не виданных структур — на границе ядра и мантии

Глубоко под нашими ногами, на границе между мантией и жидким внешним ядром Земли, скрываются структуры, которые никогда не были замечены ранее. Исследователи из Китайской академии наук использовали машинное обучение для анализа более двух миллионов записей землетрясений, собранных за три с половиной десятилетия. Они обнаружили почти 175 тысяч слабых сейсмических сигналов, указывающих на наличие небольших, необычных структур вблизи границы между мантией и ядром. Шесть из этих зон были описаны впервые.

Как учёные заглянули внутрь Земли

Исследователи сосредоточились на особом типе сейсмических волн, называемых предшественниками PKP. Это слабые волны, которые прибывают незадолго до гораздо более сильных сейсмических сигналов. Когда происходит землетрясение, волны проходят через Землю. Если некоторые из них сталкиваются с небольшими изменениями в материале у границы ядра и мантии, они рассеиваются и проходят по слегка отличающимся путям. Рассеянные волны PKP, которые проходят через внешнее жидкое ядро, но не через твёрдое внутреннее ядро, прибывают раньше основного сигнала. Анализируя время их прихода, учёные могут выявить необычные структуры глубоко внутри планеты.

Раньше исследователям приходилось вручную просматривать сейсмические записи в поисках этих сигналов — медленная и трудоёмкая работа. Исследователи обучили систему глубокого обучения выполнять первичную фильтрацию, что позволило им проанализировать миллионы сейсмических сигналов от почти пяти тысяч землетрясений за период с 1990 по 2024 год. В итоге система идентифицировала 174 929 высококачественных сигналов предшественников PKP — более чем в десять раз больше, чем все предыдущие исследования вместе взятые.

Что показали новые данные

Ранее карты нижней части мантии показывали относительно изолированные, случайные структуры. С расширенным набором данных стало видно, что некоторые из этих участков соединяются в гораздо более крупные непрерывные пояса. Эти структуры могут иметь удивительно древнее происхождение. Исследователи предполагают, что некоторые из них связаны с материалом, затянутым глубоко в Землю в процессе субдукции. Согласно более ранним исследованиям, в глубокой мантии могут находиться различные материалы — континентальная кора, осадки, океаническая кора и примитивные мантийные вещества. Возможно, там даже есть остатки объекта, столкновение с которым, как считается, привело к образованию Луны.

Что это значит

Эти структуры могут влиять на движение мантии и на то, как горячая магма поднимается под вулканами или вдоль глубоководных хребтов. Это может определять, произойдёт ли извержение и насколько оно будет сильным. Они также могут рассказать больше о том, как формировались тектонические плиты и возникали аномалии в магнитном поле Земли. Новая карта выделяет шесть регионов, которые ранее были плохо изучены и теперь являются перспективными целями для дальнейших исследований, включая районы под высокоширотной Евразией, Центральной Азией и Южной Атлантикой. Эти регионы должны стать приоритетными для будущих исследований с использованием нескольких типов сейсмических волн. Структуры, скрытые на границе ядра и мантии, продолжают открывать свои тайны. И, возможно, их изучение приблизит нас к пониманию того, как работает наша планета. Но, возможно, оно лишь покажет, как мало мы знаем о том, что находится под нашими ногами.