Maan sisäpuolella odottaa jotain, jota kukaan ei osannut odottaa

Kuvittele hetki.

Noin 2 900 kilometrin syvyydessä jalkojesi alla — merien ja mantereiden ali, sen kiinteän kallioperän läpi, jonka läpi kaivaisit jos omistaisit lapion kuvitelmien maailmasta — sijaitsee vyöhyke, jossa maapallon ulompi ydin kohtaa alemman vaipan. Paikka on niin syvä ja tavoittamattomissa, ettei ihminen ole koskaan edes lähelläkään päässyt sinne koskemaan. Syvimmillään olemme poranneet maan kuoreen noin 12 kilometrin syvyyteen. Tämä rajavyöhyke on lähes 300 kertaa syvempi.

Ja tässä tulee se hullu osuus: tutkijat löysivät sieltä juuri kuusi valtavaa rakennetta, joiden olemassaolosta kukaan ei tiennyt mitään.

Mitä he oikein löysivät?

Tutkijaryhmä julkaisi hiljattain tuloksia Journal of Geophysical Research: Solid Earth -lehdessä. He kertoivat löytäneensä kuusi aiemmin tuntematonta epäsäännöllisyyttä suoraan ytimen ja vaipan rajalta.

Nämä eivät ole pieniä yksityiskohtia. Osa saattaa olla valtavia "klönttejä" — mahdollisesti muinaisia mannerlaattojen jäänteitä, jotka vajosivat syvälle Maan sisälle, sulivat osittain ja jäivät jumiin tuohon polttavan kuumaan rajavyöhykkeeseen. Toiset voivat olla alueita, joissa vaipan kemiallinen koostumus poikkeaa dramaattisesti ympäröivästä kalliosta. Kukaan ei ole vielä täysin varma, mitä nämä oikeasti ovat — ja juuri se tekee tästä niin jännittävän.

Miten me olemme voineet olla huomaamatta näitä?

Hyvä kysymys. Tässä tarina oikeasti kiinnostaa.

Tutkijat eivät löytäneet näitä rakenteita poraamalla (ilmiselvästi) tai keksimällä uutta teknologiaa maan sisäisen rakenteen tutkimiseen. Sen sijaan he turvautuivat nokkelaan lähestymistapaan: he käyttivät tekoälyä kuuntelemaan maanjäristyksiä tarkemmin.

Kun iso maanjäristys tapahtuu jossain päin Maata, se lähettää seismisiä aaltoja planeetan läpi kuin ääntä kellon sisällä. Nämä aallot kulkevat eri kerrosten läpi, kimpailevat rajapinnoista ja kantavat mukanaan tietoa siitä, minkä läpi ovat kulkeneet. Tutkijat ovat kuunnelleet näitä signaaleja jo yli sadan vuoden ajan.

Ongelma on, että osa näistä signaaleista on äärimmäisen heikkoja — niin hiljaisia, että ne sulautuvat taustakohinaan tämän seismisesti aktiivisen planeetan keskellä. Niiden tunnistaminen käsin, yksi kerrallaan, veisi ikuisuuksia.

Joten tutkijat kouluttivat tekoälyalgoritmin tekemään raskaan työn. He syöttivät sille yli kahta miljoonaa maanjäristysäänestystä vuodesta 1900 vuoteen 2024 — dataa joka puolelta maailmaa — ja opettivat sen tunnistamaan tietynlaisia aaltoja, niin sanottuja PKP-prekursoreita.

Miksi PKP-prekursorit ovat tärkeitä?

Selitän tämän nyt maallikolle.

PKP-prekursorit ovat ikään kuin kaikuja, jotka saapuvat hieman ennen varsinaista seismistä tapahtumaa. Ne ovat erittäin herkkiä pienille muutoksille materiaaleissa, joiden läpi ne kulkevat. Kun nämä heikot signaalit kohtaavat epäsäännöllisyyden ytimen ja vaipan rajalla — kuten yhden niistä mysteerisistä rakenteista — ne siroavat ja poikkeavat suunnastaan.

Aiemmin tutkijat olivat havainneet voimakkaammat signaalit, mutta kamppailivat näiden hienovaraisten prekursorien havaitsemisen kanssa. Se oli kuin yrittäisi kuulla kuiskausta meluisassa huoneessa. Mutta tekoäly ei väsy eikä huku informaatioon. Se voi systemaattisesti käydä läpi miljoonia tallenteita pysähtymättä.

Tuloksena? Algoritmi tunnisti hämmästyttävät 175 000 PKP-prekursorisignaalia — jokainen niistä kertoo tarinaa siitä, mitä maan syvyyksissä piilee.

Missä nämä rakenteet sijaitsevat?

Sirottuneiden signaalien perusteella tutkijat kartoittivat kuusi pääaluetta, joissa nämä epäsäännöllisyydet sijaitsevat:

• Vyöhyke, joka ulottuu Luoteis-Iberian niemimaalta Keski-Euroopan halki
• Pohjois-Euraasian ylemmät leveysasteet
• Trans-Tyynenmeren vyöhyke, joka ulottuu Luoteis-Tyyneestä merestä Alaskaan
• Alue, joka kattaa Eteläisen Afrikan ja Mosambikin salmen
• Kaakkois-Atlantin valtameriallas
• Etelämantereen mannerjalustan myötäinen alue

Eli nämä rakenteet ovat siellä täällä ympäri planeettaa. Löydökset viittaavat siihen, että ytimen ja vaipan välinen raja saattaa olla paljon monimutkaisempi ja epätasaisempi kuin koskaan kuvittelimme.

Miksi sinun pitäisi välittää?

Tässä kohtaa asia todella koskettaa jokapäiväistä elämää — ei vain tiedehulluja minun laillani.

Ytimen ja vaipan välinen raja on vyöhyke, jossa valtavia määriä lämpöä ja materiaalia siirtyy maapallon kerrosten välillä. Nämä syvät prosessit ohjaavat vaipanpluumeja — kuumien kivimassojen pylväitä, jotka nousevat kohti pintaa ja voivat lopulta purkautua tulivuorenpurkauksina.

Ajattele paikkoja kuten Yellowstonesa tunnelmallisine geisirivuorineen tai Havaijin ikonista laavavirtoineen. Ne ovat pintailmaisuja sille, mitä tapahtuu tuhansien kilometrien syvyydessä. Jos pystymme ymmärtämään paremmin näitä rakenteita ja prosesseja, voimme mahdollisesti parantaa tulivuoritoiminnan ennustamista sekä mannerliikuntoja, jotka aiheuttavat maanjäristyksiä ja tsunameja.

Joidenkin tutkijoiden mukaan tämä tieto voisi auttaa myös äärimmäisten sääilmiöiden ennustamisessa, sillä maapallon ytimen lämpödynamiikka vaikuttaa lopulta koko planeetan järjestelmään.

Tekoälyvallankumous geologiassa

Se, mikä minua eniten kiehtoo tässä tutkimuksessa, on se, mitä se edustaa: tekoäly auttaa meitä ymmärtämään omaa planeettanamme tavalla, joka ei ollut aiemmin mahdollista.

Tutkijoiden mukaan "PKP-prekursorien tunnistaminen on pitkään perustunut käsin tehtyyn, yksittäiseen seulontaan aina kun niitä esiintyy." Se on käytännössä sitä, että tutkijoiden piti tihrustaa jokaista maanjäristystallennetta erikseen ja toivoa bongaavansa nämä heikot signaalit. Uuvuttavaa duunia, ja ihmiset eivät yksinkertaisesti pysty tekemään sitä mittakaavassa.

Mutta koneoppiminen pystyy. Ja se avaa ovia, joita emme edes tienneet olevan olemassa.

Opimme yhä lisää omasta kodistamme

Tässä ajatuksia, jotka vähän haastavat mieltä: vuonna 2024 löydämme yhä maapallon suuria piirteitä. Olemme kartoittaneet merenpohjia paremmalla tarkkuudella kuin koskaan, havainneet galakseja miljardien valovuosien päässä ja laskeneet mönkijöitä Marsiin. Mutta kun kyse on siitä, mitä oikeasti piilee jalkojemme alla? Olemme raapaisseet vain pintakuorta — kirjaimellisesti.

Jokainen näistä uusista rakenteista edustaa palapelin palaa, jonka olemassaolosta emme tienneet. Ja tekoälyn auttaessa meitä kuuntelemaan maapallon sykettä tarkemmin, kuka tietää mitä muuta olemme löytämässä?

Yksi asia on varma: planeettamme on paljon dynaamisempi ja mysteerisempi kuin useimmat meistä pysähtyvät ajattelemaan. Jossain syvällä alla, missä nestemäinen rauta pyörii ja kivi virtaa kuin hunajaa, kuusi uutta mysteeriä odottaa ymmärtämistään.

En tiedä sinusta, mutta minusta tämä on varsin mahtavaa.