Рю Ёг-Гю, директор по мониторингу Национального центра землетрясений и вулканов, демонстрирует сейсмические волны, происходящие в Северной Корее, на экране в Корейском метеорологическом центре 3 сентября 2017 года в Сеуле. Южная Корея, Япония и США зафиксировали искусственное землетрясение в Кильджу в северной провинции Хамгён Северной Кореи. Правительство Японии подтвердило, что, по их мнению, это было шестое ядерное испытание Северной Кореи
- Источник:
- Chung Sung-Jun/Getty Images
И этот способ — землетрясения. Да-да, вы не ослышались: сейсмические волны проходят через планету и меняют свое действие, когда сталкиваются с участками вещества с необычными свойствами. Анализируя эти едва заметные изменения, исследователи постепенно создают картину того, что происходит в глубинах Земли.
Недавно, например, ученые из Китайской академии наук обнаружили шесть областей, которые раньше не удавалось так отчетливо разглядеть. Чтобы найти их, исследователи проанализировали более двух миллионов сейсмических волновых форм от землетрясений магнитудой 6,0 и выше, происшедших в 1990–2024 годах. Результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Землю «просканировали» землетрясениями
В центре внимания исследователей оказались предвестники PKP — очень слабые сейсмические сигналы, которые появляются перед более сильной фазой PKIKP. Они особенно чувствительны к небольшим неоднородностям в нижней части мантии, возле границы с ядром.
Некоторые из этих сигналов проходят через жидкое внешнее ядро, но не через твердое внутреннее. Поэтому они достигают сейсмических станций раньше основного сигнала. Разница во времени и позволяет определить, где на пути волны находился участок вещества с необычными свойствами.
Проще говоря, ученые смотрят, где сейсмическая волна изменила свое действие, и по этому пытаются понять, что именно встретилось ей на пути.
- Источник:
- Lubo Ivanko/Shutterstock/Fotodom.ru
Миллионы записей и необычный алгоритм
Главная сложность заключалась в масштабе задачи. Предвестники PKP очень слабые, и обнаружить их среди миллионов записей вручную практически невозможно.
Поэтому исследователи использовали систему глубокого обучения: некий алгоритм автоматически анализировал записи и искал признаки нужных сигналов. Ученые проверяли результаты, исправляли ошибки и передавали скорректированные данные системе для дальнейшего обучения.
В результате алгоритм обнаружил 174 929 предвестников PKP — примерно на порядок больше, чем содержалось в совокупных наборах данных предыдущих исследований. Такой объем информации позволил создать наиболее подробную на сегодняшний день глобальную карту потенциальных рассеивателей в нижней мантии.
Шесть загадочных зон, о которых никто и не догадывался
Главная находка исследования — не только огромное количество новых сигналов. Когда ученые объединили все-все данные, отдельные наблюдения начали складываться в кое-что масштабное и неожиданное.
В ходе эксперимента исследователи выделили шесть зон с высокой вероятностью значительных неоднородностей и обозначили их как B1–B6. При этом речь не идет о гигантских объектах, которые можно было бы буквально увидеть в недрах Земли. Скорее, это предполагаемые участки вещества, отличающиеся от окружающей мантии и влияющие на распространение сейсмических волн.
Несколько таких областей расположены под высокоширотной Евразией, Центральной Азией и Южной Атлантикой. Ранее эти регионы были недостаточно хорошо изучены с сейсмической точки зрения, и теперь ученые предлагают исправить это.
Последствия землетрясения в Мьянме. Карта сейсмического воздействия, зоны разрушения, территории поражения. 2025 год
- Источник:
- Corona Borealis Studio/Shutterstock/Fotodom.ru
Что же находится на глубине 2900 километров?
Точного ответа на этот вопрос пока нет. Но есть версии, которые обсуждаются специалистами. Одна из них связана с субдукцией — процессом, при котором океаническая или континентальная плита погружается в мантию.
Исследователи допускают, что некоторые обнаруженные неоднородности могут быть остатками таких плит, которые очень долго перемещались внутри Земли. На глубине около 2900 километров давление и температура настолько велики, что минералы меняют свои структуру и свойства. Поэтому подобные участки могут заметно отличаться от окружающего вещества и проявляться таким необычным образом.
Еще одна возможность — так называемые термохимические скопления. Их формирование может быть связано с остатками погружавшихся плит, локальным частичным плавлением и взаимодействием с крупными провинциями с низкой скоростью сдвига — огромными неоднородными областями нижней мантии.
Но здесь важно сделать оговорку: ученые пока не могут рассмотреть и изучить состав этих зон. Их природа — научная гипотеза, поэтому без дополнительных исследований никак не обойтись.
Зачем изучать то, до чего невозможно добраться?
Новая работа значительно расширила объем данных о нижней части мантии и показала, что некоторые неоднородности могут быть гораздо более протяженными, чем предполагалось ранее. Следующий шаг — проверить обнаруженные области и получить более подробные изображения их строения.
До подземных дворцов и тайных цивилизаций, конечно, далеко. Но результат исследования от этого не становится менее впечатляющим: Земля, которую мы привыкли считать достаточно изученной, по-прежнему хранит загадки, над которыми нам, скорее всего, предстоит ломать голову еще не одно столетие.
