Шесть загадочных структур в глубинах Земли, о которых никто не знал

Представь себе.

Где-то примерно в 2900 километрах вниз — за океанами, за континентами, за твёрдыми породами, которые ты преодолел бы, будь у тебя непробиваемая лопата — находится место, где внешнее ядро Земли встречается с нижней мантией. Настолько глубоко, настолько недоступно, что люди никогда даже близко не подбирались туда. Самая глубокая скважина в истории — около 12 километров. А эта граница? Она почти в 300 раз дальше.

И вот что самое интересное: учёные только что нашли там шесть огромных структур, о которых никто даже не подозревал.

Что именно обнаружили?

Исследователи опубликовали результаты в Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Они нашли шесть ранее неизвестных аномалий прямо на границе ядро-мантия (сокращённо CMB).

Это не какие-то крошечные детали. Некоторые могут быть огромными «каплями» — возможно, фрагментами древних тектонических плит, которые погрузились вглубь, частично расплавились и застряли в этой раскалённой зоне. Другие могут оказаться областями с совершенно другой химией мантии. Честно говоря, никто точно не знает, что это такое. И это-то и делает открытие таким захватывающим.

Как мы умудрились их пропустить?

Хороший вопрос. Тут история становится по-настоящему интересной.

Учёные не обнаружили эти структуры бурением (само собой) и даже не изобрели принципиально новую технологию. Они поступили хитро: заставили ИИ слушать землетрясения более внимательно.

Когда происходит сильное землетрясение, оно посылает сейсмические волны через всю планету — как звук через колокол. Эти волны проходят через разные слои, отражаются от границ и несут информацию о том, через что прошли. Учёные слушают эти сигналы уже больше века.

Но есть загвоздка: часть этих сигналов невероятно слабая — настолько, что они сливаются с фоном сейсмического шума нашей активной планеты. Обнаруживать их вручную, один за другим, заняло бы вечность.

Поэтому команда обучила ИИ-алгоритм делать основную работу. Его накачали двумя миллионами записей землетрясений с 1900 по 2024 год — данными со всего мира — и научили искать особый тип волн под названием PKP-прекурсоры.

Почему PKP-прекурсоры так важны

Объясню простым языком.

PKP-прекурсоры — это что-то вроде эхо, которые прибывают чуть раньше основного сейсмического события. Они невероятно чувствительны к малейшим изменениям в материалах, через которые проходят. Когда эти слабые сигналы натыкаются на аномалию на границе ядро-мантия — на одну из тех загадочных структур — они рассеиваются и отклоняются.

Раньше учёные фиксировали более мощные сигналы, но не могли уловить эти тонкие прекурсоры. Это было как пытаться расслышать шёпот в шумной комнате. Но ИИ не устаёт и не теряет концентрацию. Он методично просматривает миллионы записей без единой ошибки.

Результат? Алгоритм выявил ошеломляющие 175 000 сигналов PKP-прекурсоров — каждый из которых рассказывает историю о том, что находится глубоко у нас под ногами.

Где находятся эти структуры?

Исходя из рассеянных сигналов, исследователи нанесли на карту шесть основных зон:

• Полоса от северо-западной Иберии через Центральную Европу
• Высокие широты Северной Евразии
• Транс-Тихоокеанский пояс, от северо-западной части Тихого океана до Аляски
• Район от Южной Африки до Мозамбикского канала
• Юго-восточная часть Атлантического океана
• Вдоль антарктического шельфа

То есть эти структуры разбросаны по всей планете. Выводы говорят о том, что граница ядро-мантия может быть гораздо сложнее и неоднороднее, чем мы думали.

Почему тебе стоит об этом знать?

Вот где начинается по-настоящему важное — не только для гиков вроде меня.

Граница ядро-мантия — это место, где огромные количества тепла и вещества перемещаются между слоями Земли. Эти глубинные процессы порождают мантийные плюмы — столбы раскалённой породы, поднимающиеся к поверхности и иногда прорывающиеся в виде вулканических извержений.

Вспомни Йеллоустоун с его гейзерами или легендарные потоки лавы на Гавайях. Это поверхностные проявления того, что происходит тысячи километров внизу. Если мы лучше поймём структуры и процессы на границе CMB, мы сможем улучшить прогнозы вулканической активности и тектонических движений, вызывающих землетрясения и цунами.

Некоторые учёные даже предполагают, что эта информация пригодится для прогнозирования экстремальных погодных явлений — ведь тепловая динамика земного ядра в конечном счёте влияет на всю планетарную систему.

Революция ИИ в геологии

Что меня поражает больше всего — это то, что здесь ИИ помогает нам понять собственную планету способами, которые раньше были просто невозможны.

По словам исследователей, «идентификация PKP-прекурсоров долгое время зависела от ручного просмотра каждой записи». По сути, это значит: учёным приходилось вглядываться в каждую отдельную запись землетрясения и надеяться, что они заметили эти слабые сигналы. Утомительная работа, и люди просто не способны делать это в масштабе.

Но машинное обучение может. И это открывает двери, о существовании которых мы даже не подозревали.

Мы всё ещё изучаем собственный дом

Вот что заставляет задуматься: в 2024 году мы всё ещё находим крупные геологические формации Земли. Мы отобразили океанское дно с лучшим разрешением, чем когда-либо, разглядели галактики в миллиардах световых лет от нас, посадили роверы на Марс. Но когда дело доходит до понимания того, что находится прямо у нас под ногами? Мы едва поцарапали поверхность — и это буквально.

Каждая из этих новооткрытых структур — недостающий фрагмент головоломки. И с ИИ, который помогает нам внимательнее слушать сердцебиение Земли, кто знает, что ещё мы обнаружим?

Одно можно сказать наверняка: наша планета куда более динамична и загадочна, чем большинство из нас вообще задумывается. Где-то в глубинах, где жидкий металл бурлит, а камень течёт как мёд, шесть новых тайн ждут своего объяснения.

Как по-твоему — это не круто?

Источник: Popular Mechanics