Добраться до границы ядра и мантии Земли невозможно — она лежит на глубине почти 2900 км. Но нейросети помогли ученым заглянуть туда через сейсмические волны и впервые увидеть шесть протяженных поясов аномалий там, где раньше находили лишь отдельные пятна.
Группа ученых взяла для изучения не главные толчки, а их слабых предшественников — так называемые предвестниковые сигналы PKP. Это очень тихие волны: они приходят за секунды до основных и обычно тонут в шуме. Раньше их искали вручную или с помощью простых фильтров — на это уходили годы, а результаты были разрозненными.
Авторы новой работы обучили систему глубокого обучения на миллионах записей — всего проанализировали больше двух миллионов сейсмограмм со всего мира за 34 года. Нейросеть отсеивала помехи, вылавливала слабые сигналы и отмечала, где волны отклоняются от привычного пути. Затем команда вручную проверяла и правила образцы, чтобы алгоритм не ошибался.
В результате было обнаружено 174 929 сигналов PKP — примерно в десять раз больше, чем было во всех предыдущих глобальных базах вместе взятых.
Эти данные позволили собрать мозаику в единую картину. На карте проявились шесть протяженных полос, где мантия у самой границы с ядром неоднородна — разная температура или химический состав. Раньше такие зоны фиксировали лишь пятнами, а теперь они выглядят как непрерывные пояса: под Северной Атлантикой, Северной Евразией, Южной Атлантикой, Южной Африкой, Тихим океаном и вокруг Антарктиды.
Эи области частично совпадают с так называемыми зонами сверхнизких скоростей — известными аномалиями, которые подтверждают: расчеты не случайны.
Ученые делают осторожный вывод: скорее всего, нижняя мантия формировалась как смесь древних погрузившихся плит, химических разделений и локальных плавлений. Однако карты показывают лишь вероятные места рассеяния волн, а не точные контуры структур. К тому же сигналы распределены неравномерно — станции и эпицентры землетрясений расположены по планете далеко не равномерно.
Новый каталог уже считают самой полной и плотной глобальной картой такого рода. В будущем его можно объединить с данными других типов волн, а более густые сети сейсмометров помогут уточнить детали.
Как пишут сами исследователи, этот массив данных станет основой для изучения мелких неоднородностей в нижней мантии и позволит глубже понять, что на самом деле происходит в глубинах Земли — там, куда мы никогда не сможем заглянуть напрямую.
Читайте также:
Китай планирует запустить сеть 3D-спутников для изучения космической погоды
Сбрасываемые с воздуха акустические датчики предупредят об изменениях арктического льда
MOONS с тысячью роботизированных рук заглянет в самое сердце Млечного Пути