ИИ обнаружил возле ядра Земли шесть ранее неизвестных структур
Глубоко под нашими ногами, на глубине около 2900 километров, мантия Земли переходит в жидкое внешнее ядро. Динамика этих недр управляет тектоническими плитами, вызывая землетрясения и извержения вулканов. Однако изучить такие глубины напрямую невозможно. В новом исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, ученые из Китайской академии наук применили алгоритмы искусственного интеллекта. Это позволило заглянуть вглубь планеты дальше, чем способно любое механическое бурение.
Сейсмические волны как инструмент сканирования
Геофизики использовали архив сейсмических данных за последние 35 лет (с 1990 по 2024 год). Традиционно ученые вручную ищут в записях землетрясений слабые сигналы — «предвестники PKP-волн».
Эти волны рассеиваются на мелких неоднородностях возле границы мантии и ядра и возвращаются на поверхность чуть раньше основных, более мощных импульсов. Поиск таких микроструктур вручную среди миллионов записей — колоссальный и долгий труд.
Искусственный интеллект ускоряет поиск
Чтобы ускорить процесс, исследователи обучили систему глубокого обучения. Алгоритм отсортировал по качеству и проанализировал более 2 миллионов сейсмограмм от почти 5000 землетрясений.
Авторы вручную проверяли и исправляли ошибки нейросети, возвращая скорректированные примеры обратно в модель. В итоге ИИ выявил 174 929 высококачественных слабых сигналов — это более чем в десять раз превышает объемы всех прошлых исследований вместе взятых.
От разрозненных пятен к непрерывным поясам
Новый массив данных изменил представление геологов о нижней мантии. Прежние карты показывали лишь изолированные, случайные аномалии. Благодаря ИИ стало видно, что эти участки соединяются в протяженные непрерывные пояса.
Происхождение этих «термохимических скоплений» может быть невероятно древним. Ученые предполагают, что это остатки океанической коры, затянутые на глубину тектоническими процессами (субдукцией). Существует и другая гипотеза: это обломки планеты Тейя, столкновение с которой миллиарды лет назад сформировало Луну. Под воздействием колоссального давления и температур эти материалы частично расплавились или изменили свойства.
Новые ориентиры для науки и безопасности
Карта выделила шесть новых аномальных областей, которые ранее никогда не документировались. Среди них — зоны под высокими широтами Евразии, Центральной Азией и Южной Атлантикой.
Понимание устройства этих зон важно для науки и безопасности: особенности нагрева различных пород влияют на движение магмы под вулканами и могут пролить свет на природу дисбаланса в магнитном поле Земли. В дальнейшем авторы планируют расширить каталог другими типами сейсмических волн для создания еще более точных моделей земных недр.
