Дълбоко в недрата на Земята учени идентифицираха шест области с необичайна структура, които досега не са били документирани.

Тези образувания се намират на приблизително 2900 километра под повърхността, в близост до границата между мантията и ядрото.

Резултатите от изследването показват също, че някои вече познати структури на тази дълбочина може да обхващат много по-големи територии, отколкото се смяташе досега, пише Science Alert.

Как се „надниква“ в земните недра?

Съвременните технологии не позволяват достигането до долната част на мантията чрез сондиране. Поради това един от основните методи за изследване на вътрешността на планетата остават сеизмичните вълни, генерирани от земетресения.

Преминавайки през различните слоеве на Земята, тези вълни променят скоростта и траекторията си, а анализът на тези промени помага на учените да определят свойствата на материята на огромна дълбочина.

В новото проучване екипът е анализирал така наречените PKP-предшественици – слаби сеизмични сигнали, които се образуват при взаимодействието на вълните с малки нееднородности близо до границата между ядрото и мантията.

Когато срещнат такива участъци, вълните се разсейват и продължават да се разпространяват по променени пътища.

Част от тези сигнали достигат повърхността по-рано от основната вълна, известна като PKIKP.

Именно тази особеност позволява те да бъдат използвани като своеобразни маркери за скрити структури в най-дълбоките части на мантията.

Изкуствен интелект в помощ на геологията

Работата с PKP-предшествениците е изключително трудна поради тяхната слабост.

Огромните масиви от сеизмични данни съдържат множество други сигнали, което досега е налагало специалистите до голяма степен ръчно да преглеждат записите и да отделят нужните вълни.

Този път учените са използвали система за дълбоко обучение, която е обработила над два милиона сеизмични записа.

Данните обхващат близо 5000 земетресения, регистрирани в различни части на света между 1990 и 2024 г.

Системата първо е подбирала записи с подходящо качество, след което е търсила сред тях характерните PKP-предшественици.

Изследователите обаче не са се доверили изцяло на алгоритъма.

Те са проверявали подбраните от него сигнали, коригирали са грешките и са връщали уточнените данни обратно в системата за нейното по-нататъшно обучение.

Този подход е позволил да се формира масив от 174 929 висококачествени сигнала-предшественици.

Според авторите на изследването, това е над десет пъти повече от общия брой подобни наблюдения, събрани във всички предишни проучвания.

Нова карта на земните дълбини

Благодарение на значително по-големия обем сеизмични данни, изследователите са успели да създадат подробна глобална карта на нееднородностите в близост до долната граница на мантията.

Нейният анализ е променил представите за мащаба на някои вече познати структури.

Образувания, които на по-старите карти са изглеждали като разпокъсани и хаотично разположени участъци, според новите данни може да са части от много по-продължителни и непрекъснати пояси.

Същевременно екипът е открил шест области с вероятни големи нееднородности, които досега не са били регистрирани при подобни изследвания.

Особено внимание привличат районите под високите ширини на Евразия, Централна Азия и Южния Атлантик. Те се разглеждат като обещаващи цели за бъдещи проучвания.

Какъв е произходът на тези структури?

Засега е невъзможно да се установи точният произход на откритите структури.

Една от хипотезите е, че те може да са свързани с материя, която в продължение на дълго време е потъвала от повърхността на планетата към дълбоката мантия в резултат на процеса на субдукция.

Предишни изследвания показват, че на такива дълбочини могат да се натрупват различни материали – от континентална и океанска кора и седиментни скали до примитивна мантийна материя.

В близост до ядрото тези материали попадат в среда с изключително висока температура и налягане.

Вследствие на това те могат частично да се стопят, да променят минералната си структура или да претърпят химическо разделяне.

Такива процеси са способни да образуват зони, чиито свойства се различават значително от останалата част на мантията.

Авторите на работата предполагат, че регистрираните дребномащабни нееднородности може да са така наречените термохимични купчини.

Тяхното възникване потенциално може да е резултат от няколко процеса едновременно: натрупване на остатъци от древни плочи, частично топене на вещество, минерални трансформации и взаимодействие с големи провинции с ниска скорост на срязване.

Засега обаче това обяснение остава само предположение.

Защо това откритие е важно?

Изучаването на структурите близо до границата между мантията и ядрото е важно не само за разбирането на това какво се крие на дълбочина от почти 3000 км.

Тези нееднородности потенциално могат да бъдат свързани с движението на материя вътре в мантията и с температурата на магмата под вулканичните райони и дълбоководните океански хребети.

Освен това, по-детайлната картина на вътрешния строеж на планетата може да помогне на учените да разберат по-добре процесите на формиране на тектонските плочи, както и явленията в земните недра, които могат да влияят на магнитното поле на Земята.

Учените са идентифицирали шест специфични региона в земната мантия, които са определени като приоритетни за бъдещи научни изследвания.

За да се създадат по-прецизни карти на тези дълбоки зони, експертите предлагат да се комбинират сеизмични данни с по-висока резолюция и анализ на различни видове вълни.

Очаква се натрупването на подобни наблюдения да позволи по-детайлно възпроизвеждане на структурата на най-дълбоката част от мантията.

Това ще доближи научната общност до разбирането на процесите, които протичат на хиляди километри под повърхността на нашата планета.