|
Шесть загадочных структур внутри нашей планеты
|
|
|
|
Ученые обнаружили шесть ранее неизвестных загадочных структур, таящихся глубоко внутри нашей планеты. Хотя глубинные слои нашей планеты совершенно недоступны для изучения, ученые могут использовать сейсмические волны от мощных землетрясений, чтобы исследовать скрытые глубины.
|
|
|
|
Недавно китайские ученые обнаружили структуры, расположенные на границе между вязкой мантией и жидким внешним ядром, на глубине 2900 км (1800 миль) под нашими ногами.
|
|
|
|
Эти «глубинные рассеиватели» практически невидимы, но они оказывают едва заметное влияние на траекторию проходящих сейсмических волн.
|
|
|
|
В своей статье, опубликованной в журнале JGR Solid Earth, ученые предполагают, что эти структуры могли образоваться в результате того, что материал из внешних слоев был затянут глубоко в недра Земли.
|
|
|
|
Это могут быть фрагменты континентальной коры или даже остатки Тейи — протопланеты размером с Марс, которая, как считается, сформировала Луну после столкновения с Землей 4,5 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
Под огромным давлением и при невероятных температурах на границе мантии эти фрагменты трансформируются, частично расплавляются или претерпевают минерализацию.
|
|
|
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что в результате образовалось шесть «термохимических скоплений» материала, сильно отличающихся от окружающей мантии.
|
|
|
|
С нашей точки зрения, поверхность Земли выглядит относительно стабильной, но глубоко под ней происходят бурные и динамичные процессы, особенно на границах между слоями.
|
|
|
|
Одна из таких границ — между мантией и внешним ядром, где твёрдые, но вязкие породы соприкасаются с жидким никелем и железом.
|
|
|
|
На этой границе происходит резкий скачок температуры — разница между слоями составляет около 1000 °C (1800 °F).
|
|
|
|
Огромное количество тепла, исходящее от внешнего ядра, вызывает конвекционные потоки в мантии, известные как мантийные плюмы, которые играют ключевую роль в определении мест возникновения вулканической активности на поверхности.
|
|
|
|
Из-за огромной разницы в плотности сейсмические волны на этой границе значительно замедляются, что позволяет геологам «видеть», что там происходит.
|
|
|
|
Чтобы узнать больше об этой странной части планеты, исследователи изучили особый тип сейсмических волн — предшественники PKP.
|
|
|
|
Это относительно слабые волны, которые возникают незадолго до более сильных сейсмических волн, вызванных землетрясениями.
|
|
|
|
Предвестники PKP-волн чрезвычайно полезны для ученых, поскольку они рассеиваются из-за едва заметных различий в скрытых структурах, так называемых неоднородностях, на границе мантии и ядра Земли.
|
|
|
|
Эти рассеянные волны проходят через жидкое внешнее ядро, но не через твердое внутреннее ядро, и, отражаясь от него, достигают сейсмических детекторов раньше основной волны.
|
|
|
|
Проблема в том, что из-за своей малой амплитуды предвестники PKP-волн крайне сложно обнаружить в сейсмических данных, и их приходится искать вручную среди тысяч сигналов, регистрируемых ежегодно.
|
|
|
|
В своей статье исследователи объясняют: «Ручное выявление этих предвестников неэффективно, субъективно и недостаточно для обработки огромных массивов сейсмических данных со всего мира».
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, исследователи обучили модель искусственного интеллекта (ИИ) выявлять предвестники PKP-волн в сейсмических данных.
|
|
|
|
После того как модель была обучена на волнах, обнаруженных человеком, она проанализировала более двух миллионов записей, полученных при 5000 различных землетрясениях.
|
|
|
|
В итоге модель выявила 174 929 высококачественных сигналов предвестников PKP-волн — в десять с лишним раз больше, чем во всех предыдущих исследованиях, вместе взятых.
|
|
|
|
Это позволило получить беспрецедентно полное представление о границе мантии и ядра Земли и выявить огромные области с ранее неизвестными структурами.
|
|
|
|
Исследователи пишут: «Мы также обнаружили шесть областей, в которых, вероятно, находятся значительные неоднородности, ранее не зафиксированные, что является приоритетным направлением для будущих исследований глубинных недр Земли».
|
|
|
|
Ранее в нескольких точках по всему миру были обнаружены разрозненные, на первый взгляд хаотичные структуры.
|
|
|
|
Но на этой новой карте видно, что на самом деле эти фрагменты образуют гораздо более крупные непрерывные пояса.
|
|
|
|
В настоящее время исследователи не могут точно сказать, из чего состоят эти структуры и как они образовались, но они отличаются от окружающей их мантии.
|
|
|
|
Однако благодаря моделям искусственного интеллекта, которые позволяют проводить ещё более глубокий анализ данных, собранных за последние несколько десятилетий, картина вскоре может проясниться.
|
|
|
|
Исследователи добавляют: «По мере расширения каталога его пространственно-временное покрытие с высоким разрешением будет способствовать уточнению мелкомасштабных структурных моделей нижней части мантии и предоставит всё больше возможностей для углубления нашего понимания геодинамического состояния глубинных недр Земли».
|
|
|
|
Источник
|
