Исследователи из Китайской академии наук обнаружили ранее не описанные структуры в глубинах Земли в районе границы между мантией и ядром. Результаты работы опубликованы в Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Для анализа ученые применили машинное обучение, обработав более 2 млн сейсмических записей, собранных за три с половиной десятилетия.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
В результате удалось выявить 174 929 высококачественных слабых сейсмических сигналов. Их оказалось более чем в десять раз больше, чем было обнаружено во всех предыдущих исследованиях вместе взятых. На основе этих данных ученые составили глобальную карту мелкомасштабных структур в нижней части мантии и выделили шесть областей с ранее не задокументированными значительными неоднородностями.
Исследование охватило волновые формы почти 5 тыс. землетрясений, произошедших с 1990 по 2024 год. Особое внимание уделялось так называемым предвестникам PKP — слабым волнам, регистрируемым незадолго до более сильных волн PKIKP. При прохождении через Землю сейсмические волны могут сталкиваться с изменениями свойств вещества возле границы ядра и мантии, рассеиваться и двигаться по другим траекториям.
Рассеянные волны PKP проходят через жидкое внешнее ядро, не пересекая твердое внутреннее ядро, и способны достигать точки регистрации раньше основного сигнала PKIKP. Сопоставление времени прихода этих волн позволяет получать сведения о структурах, расположенных глубоко внутри планеты. Однако из-за слабости таких сигналов их поиск среди миллионов сейсмических записей ранее требовал длительного ручного анализа, причем специалисты не всегда одинаково оценивали природу обнаруженных сигналов.
Для первоначальной обработки массива данных исследователи обучили систему глубокого обучения. Алгоритм оценивал качество записей, после чего определял наличие предвестников PKP. Результаты его работы дополнительно проверяли специалисты: ошибки исправлялись вручную, а скорректированные примеры вновь использовались при обучении модели.
Расширенный массив наблюдений изменил представление о расположении некоторых глубинных образований. На прежних картах они выглядели преимущественно как отдельные и не связанные друг с другом участки. Новые данные показали, что часть таких структур может соединяться и образовывать значительно более протяженные непрерывные полосы.
Авторы допускают, что некоторые обнаруженные образования имеют древнее происхождение и связаны с веществом, погружавшимся в недра Земли при субдукции. Исследования 2023 года указывали на присутствие в глубокой мантии различных материалов, включая континентальную и океаническую кору, осадки и вещество примитивной мантии. Там также могут находиться остатки объекта, который, как предполагается, столкнулся с Землей и участвовал в образовании Луны.
В условиях высоких температур и давления у границы ядра и мантии такое вещество может подвергаться химической дифференциации, минеральным преобразованиям и частичному плавлению. Ученые осторожно предполагают, что обнаруженные мелкомасштабные образования могут представлять собой термохимические скопления. Их формирование может быть связано одновременно с остатками субдуцированных плит, локальным плавлением, минеральными переходами и взаимодействием с крупными провинциями с низкой скоростью сдвига.
Такие глубинные структуры могут воздействовать на движение мантии и температуру магмы под вулканами или в районах глубоководных хребтов. Эти процессы способны влиять на вероятность и интенсивность извержений. Полученные данные также могут использоваться при изучении формирования тектонических плит и дисбаланса магнитного поля Земли.
Среди шести недостаточно изученных областей, выделенных авторами, находятся районы под высокоширотной Евразией, Центральной Азией и Южной Атлантикой. Ученые предлагают сделать эти зоны приоритетными для последующих исследований с более высоким разрешением и применением разных типов сейсмических волн. Дальнейшее расширение каталога должно помочь уточнить модели мелкомасштабного строения нижней мантии и получить дополнительные данные о геодинамических процессах в глубоких недрах Земли.
Читайте также:
- Сентябрь все изменит: что ждет россиян уже с 1 числа
- В платежках за ЖКХ появятся новые начисления: что уже изменилось для россиян
- Пенсии в России резко вырастут с августа: кто получит прибавку уже летом
