|
Обнаружили странные структуры в центре Земли
|
|
|
|
Для прогнозирования таких явлений, как землетрясения и извержения вулканов, необходимо иметь хотя бы некоторое представление о том, что происходит на границе раздела между твердой мантией Земли и ее преимущественно железным ядром, которое является чрезвычайно вязким, но не полностью твердым. Здесь, примерно в 1800 милях (2900 км) под поверхностью, между двумя слоями передается огромное количество тепла и материала. Хотя многое об этих глубинных процессах остается неизвестным, существуют определенные сейсмические волны, траектории которых могут указывать на неровности вблизи буквального центра Земли, поскольку они рассеиваются и отклоняются.
|
|
|
|
Сейсмические волны, о которых идет речь, известны как предшественники PKP и, как полагают, распространяются в тонких слоях мантии, известных как “зоны сверхнизких скоростей”. Эти слои печально известны тем, что замедляют сейсмическую активность, что приводит к накоплению прекурсоров PKP, которые могут вызывать мантийные выбросы, которые часто проявляются в виде извержений вулканов — вспомните знаменитые гейзеры Йеллоустоуна или потоки лавы на Гавайских островах. К сожалению, проблема с этими сигналами-предшественниками (которые часто предшествуют более мощным сейсмическим волнам, называемым PKIKP) заключается в том, что они часто были слишком слабыми для обнаружения.
|
|
|
|
Чтобы попытаться решить эту проблему, группа исследователей решила обучить алгоритм искусственного интеллекта анализировать более 2 миллионов записей землетрясений, сделанных в разных частях планеты в период с 1900 по 2024 год. Алгоритм обнаружил 175 000 предвестников PKP-сейсмических волн, которые привели к возникновению шести ранее неизвестных аномалий.
|
|
|
|
|
|
|
Земля — динамическая система. Поскольку её внутренние слои постоянно эволюционируют на границе ядра и мантии (БЯМ), а непосредственно над ней находится самый глубокий слой нижней мантии, это влияет на мантийные плюмы, субдукцию тектонических плит, которая может вызывать землетрясения, цунами, вулканическую активность, а также на постоянный приток и отток вещества между ядром и мантией. Аномалии в той части БЯМ, которую учёные традиционно изучали, огромны по своим масштабам, но изучение более слабых сигналов может помочь нам понять минералогические свойства и меняющиеся процессы в этих регионах. Предвестники PKP-сейсмических волн привлекают внимание учёных из-за уникальных траекторий их распространения и высокой чувствительности к аномалиям меньшего масштаба.
|
|
|
|
При проведении подобного анализа необходимо уметь отфильтровывать значительный шум в обрабатываемых данных. И хотя были использованы некоторые методы для устранения шума, скрывающего эти едва различимые сигналы в pasr, ученые, которые искали эти сигналы, столкнулись со значительными ограничениями, которые теперь может расширить искусственный интеллект.
|
|
|
|
“Автоматическое определение сейсмических фаз на основе машинного обучения предлагает многообещающий способ решения проблемы недоиспользования имеющихся данных и было успешно продемонстрировано на различных этапах”, - говорится в исследовании, недавно опубликованном в журнале Geophysical Research: Solid Earth. “Напротив, идентификация прекурсоров PKP долгое время основывалась на ручном [индивидуальном] скрининге [при каждом обнаружении]”.
|
|
|
|
Чтобы идентифицировать предшественников PKP и нерегулярные структуры, от которых они могли отскакивать, — некоторые из которых могли принимать форму сгустков, образованных из фрагментов опускающихся тектонических плит, которые частично разрушаются и плавятся, когда погружаются в раскаленную магму, — команда исследователей собрала данные Международной федерации вулканологов. Сети цифровых сейсмографов (и другие источники) и использовали три модели глубокого обучения для обучения алгоритма оценки данных и выделения предвестников PKP. Затем они нанесли на карту нарушения, обнаруженные с помощью моделей, и обнаружили, что алгоритм идентифицировал 175 000 сигналов-предшественников PKP, которые в противном случае были бы слишком слабыми для обнаружения.
|
|
|
|
Эти результаты свидетельствуют о наличии неоднородностей по всей Земле — на участке суши, простирающемся от северо-западной части Пиренейского полуострова через Центральную Европу, высокие широты Северной Евразии, Транстихоокеанский пояс, который тянется от северо-западной части Тихого океана до Аляски, область, охватывающую Южную Африку и Мозамбикский пролив, юго-восточную часть бассейна Южной Атлантики и континентальный шельф Антарктиды, — которые ранее были совершенно не изучены.
|
|
|
|
Обнаружение и картографирование этих структур показало, что неоднородности реликтового излучения могут быть гораздо более обширными, чем считалось ранее. Это также может повысить точность прогнозов экстремальных погодных явлений, особенно с учётом того, что рассеяние предвестников PKP, наталкивающихся на неоднородные структуры, может влиять на распространение тектонической активности, в том числе землетрясений на суше и подводных землетрясений, вызывающих цунами, а также на интенсивность извержений вулканов.
|
|
|
|
«Мы не только независимо подтвердили наличие множественных областей рассеяния, связанных с... глубинными аномалиями, но и выявили шесть новых областей с высоким потенциалом рассеяния, — заключили исследователи. — В рамках [наших] интерпретаций эти мелкомасштабные структуры могут быть связаны с остатками многоэтапного субдукционного процесса, частичным плавлением, эффектами фазовых переходов минералов и другими сопутствующими процессами».
|
|
|
|
Источник
|
