Изследователи провеждат едновременни анализи на стотици земетресения, за да идентифицират ехото дълбоко в Земята
Геофизиците от Университета на Мериленд анализираха хиляди записи на сеизмични и звукови вълни, пътуващи през Земята, за да идентифицират ехото. То се формира на границата между земното разтопено ядро и плътния слой мантия над него. Отзвуците разкриха широко разпространени, хетерогенни структури. Това са области с необичайно плътна и гореща скала от всички познати досега.
Сеизмограмите записват ехото, докато тези вълни пътуват по границата на ядрото. Разсейвайки и огъвайки се около плътни скални структури, те могат да бъдат засечени. Новите изследвания предоставят първия широк поглед върху подобни образувания.
Изследователите се фокусираха върху ехото на сеизмичните вълни, пътуващи под басейна на Тихия океан. Техният анализ разкри неизвестна досега структура под вулканичните острови. Оказва се, че структурата под Хавайските острови е много по-голяма от известната досега.
Учените не са сигурни в техния състав. Предишните проучвания са предоставили само ограничен поглед върху тях. По-доброто разбиране на формата и състава, може да помогне за разкриване на геоложките процеси, протичащи дълбоко в Земята. Тези знания могат да дадат насоки за работата на тектонните плочи и еволюцията на нашата планета.
Нов метод, нови перспективи
Земетресенията генерират сеизмични вълни под земната повърхност, които изминават хиляди километри. Когато вълните срещнат промени в плътността, температурата или състава на скалата, те променят скоростта, огъват се или се разпръскват. Това поведение произвежда ехо, чрез което могат да бъдат открити. Отзвуците от близките структури пристигат по-бързо, докато тези от по-големите са по-силни.
Чрез измерване на времето на пътуване и амплитудата на тези звуци, учените могат да разработят модели на физическите свойства на скалата, скрити под повърхността. Този процес е подобен на начина, по който прилепите ехолокират, за да картографират средата си.
За това проучване, изследователите потърсиха ехо генерирано от специфичен тип вълна, наречена срязваща вълна, докато се движи по границата на ядрото. В запис от сеизмограма, ехото от дифракция на срязващи вълни може да бъде трудно различимо от случаен шум. Но прегледът на много сеизмограми от много земетресения наведнъж може да разкрие прилики и модели, които го идентифицират по-точно.
Анализи и алгоритми
Използвайки алгоритъм за машинно обучение наречен Sequencer, изследователите анализираха 7000 сеизмограми от стотици земетресения с магнитуд 6,5 и по-големи, възникващи около басейна на Тихия океан от 1990 до 2018 г. Новият метод е разработен за намиране на модели в радиацията от далечни звезди и галактики. Когато се прилага за сеизмограми от земетресения, алгоритъмът открива голям брой ехо от срязващи вълни.
Машинното обучение в науките за земята се разраства бързо и метод като Sequencer ни позволява да откриваме систематично сеизмичните отзвуци и да получаваме нови познания за структурите в основата на мантията. До този момент в голяма степен те оставаха загадка.
Изненади в структурата
Резултатите от това проучване поднесоха голяма изненада. Изследователите дори не са подозирали наличието на такива особености до този момент. Това може да спомогне за актуализиране на данните от сеизмограми по целия свят по начин, който не е бил достъпен преди.
Учените откриха голям пласт от много плътен и горещ материал. Той е произвеждал уникално силни отзвуци, което показва, че е дори по-голям от предишните изчисления. Известни като зони за свръхвисока скорост, такива петна се наблюдават в началото на вулканичните потоци, където горещата скала се издига от граничната зона на ядрото и спомага за образуването на вулканични острови.
