ИИ помог обнаружить шесть новых зон аномалий на границе ядра и мантии Земли

Исследователи Китайской академии наук с помощью глубокого обучения обработали более 2 млн сейсмических записей за 1990–2024 годы и построили наиболее плотную на сегодня глобальную карту вероятных мелкомасштабных неоднородностей в нижней мантии Земли.

Анализ выявил шесть ранее не описанных зон, где с высокой вероятностью происходит сильное рассеяние сейсмических волн вблизи границы ядра и мантии, расположенной примерно в 2900 км под поверхностью.

Детали

Авторы работы изучали так называемые предвестники PKP — слабые сейсмические сигналы, которые возникают, когда волны от землетрясений рассеиваются на небольших неоднородностях глубоко внутри Земли. Эти сигналы трудно выделять вручную, поэтому исследователи обучили систему автоматически находить их в больших массивах данных и затем итеративно проверяли и корректировали результаты вручную.

В выборку вошли более 2 млн волновых форм от землетрясений магнитудой Mw 6,0 и выше, зарегистрированных по всему миру с 1990 по 2024 год. Система обнаружила 174 929 предвестников PKP — примерно в десять раз больше, чем содержали предыдущие глобальные наборы данных вместе взятые.

На основе этих сигналов ученые построили две вероятностные карты: одна показывает, насколько устойчиво в разных районах возникают предвестники, другая — где вероятнее всего расположены сильные рассеиватели. Расширенное покрытие связало ранее изолированные наблюдения в протяженные полосы.

Шесть новых зон высокой вероятности рассеяния отмечены под Северной Атлантикой, северной Евразией, Южной Атлантикой, югом Африки, Тихим океаном и в районе Антарктиды. Часть областей совпадает с независимо выявленными зонами сверхнизких скоростей сейсмических волн, что служит дополнительной проверкой метода.

Авторы предполагают, что некоторые неоднородности могут быть связаны с остатками древних погруженных литосферных плит, локальным частичным плавлением и взаимодействием с крупными областями пониженных скоростей в нижней мантии. Это интерпретация геофизических данных, а не прямое наблюдение состава пород.

Работа выполнена исследователями Института геологии и геофизики Китайской академии наук и поддержана Национальным фондом естественных наук Китая.

Почему это важно

Граница между твердым веществом мантии и жидким внешним ядром влияет на перенос тепла из недр Земли, циркуляцию мантии и процессы, связанные с возникновением глубинных мантийных плюмов. Чем точнее удается картировать небольшие структуры в этой зоне, тем лучше можно проверять модели эволюции и внутренней динамики планеты.

При этом обнаруженные области нельзя считать шестью объектами с уже известной формой и составом. Карта показывает вероятные зоны рассеяния, а не точные границы структур. Один сейсмический путь не позволяет однозначно определить местоположение рассеивателя, а глобальное покрытие остается неравномерным из-за распределения землетрясений и сейсмических станций.

Авторы считают эти районы приоритетными целями для дальнейших исследований с использованием нескольких типов сейсмических волн и более плотных массивов станций. Такие данные должны помочь уточнить положение, размеры и возможную природу глубоких неоднородностей.

Источник

Yurui Guan, Juan Li, Zhuowei Xiao, Wei Wang, Tao Xu. Global Distribution of PKP Precursors Derived From Three Decades of Seismic Data With Deep Learning. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2026, 131, e2025JB033195. DOI: 10.1029/2025JB033195.

Также использован научно-популярный разбор Phys.org: Six unusual structures identified at Earth's core-mantle boundary with the help of deep learning.