Šest neobičnih struktura na granici između Zemljinog jezgra i omotača identifikovano pomoću dubokog učenja

Pošto naučnici ne mogu da izbuše rupu duboku 2.900km do granice između Zemljinog jezgra i dubokog omotača, moraju koristiti informacije dobijene putem seizmičkih talasa zabeleženih tokom zemljotresa da bi proučavali taj region.

U novoj studiji, naučnici su koristili duboko učenje za proučavanje velikog skupa specifičnog tipa seizmičkih talasa. Analiza je otkrila šest kontinuiranih zona nepravilnosti na granici jezgro-omotač koje su se ranije pojavljivale samo kao raštrkana polja.

Preporučujemo

Nova studija je koristila prigušene seizmičke talase koji obično nastupaju nekoliko sekundi pre jačih seizmičkih talasa radi analize šta se dešava na granici jezgro-omotač. Ova granica pomaže kontroli protoka toplote, cirkulacije u omotaču i podizanja vulkanskih stubova, tako da uvid u ovaj region pomaže istraživačima da razumeju dinamiku i evoluciju Zemljine duboke unutrašnjosti.

Region sadrži velike strukture, ali i mnogo manje, skrivene oblasti sa različitim temperaturama ili hemijskim sastavom. Prigušeni seizmički talasi su veoma pogodni za analizu tih detalja.

Normalno je te talase teško manuelno raspoznati u podacima o zemljotresu. Istraživači često pokušavaju da poboljšaju analizu pomoću tehnika koje unapređuju odnos signal-šum, uklanjaju slabije signale i lociraju izvor rasejanja talasa. Međutim, da bi bili efikasni, istraživačima je bio potreban prilagodljiv metod za doslednu analizu više miliona seizmičkih podataka. To bi trajalo vrlo dugo ako bi se radilo manuelno.

Međutim, prošle godine je drugi tim uspešno iskoristio okvir nervne mreže za identifikaciju više od 30.000 signala prigušenih talasa. Studija se više oslanjala na guste mreže detektora, što je ograničavalo pokrivenost, ali je to ipak pokazalo da se duboko učenje može upotrebiti za analizu prigušenih talasa koje je inače previše teško izolovati.

Duboko učenje pomaže u otkrivanju zona heterogenosti u dubokom omotaču

Radi detaljnijeg ispitivanja signala prigušenih talasa i mapiranja distribucije heterogenosti dubokog omotača, istraživači su pomoću sistema dubokog učenja analizirali više od dva miliona seizmičkih zapisa sakupljenih širom sveta od 1990. do 2024. Rađena je manuelna provera uzoraka da bi se unapredila veštačka inteligencija. Rezultat su bile dve mape verovatnoće: jedna koja pokazuje koliko dosledno se prigušeni talasi pojavljuju i druga koja pokazuje gde se najverovatnije nalaze jake sile rasejanja.

Sistem je identifikovao 174.929 signala prigušenih talasa, što je otprilike 10 puta više od zbira svih prethodnih globalnih skupova podataka. Ovi prošireni podaci su povezali ranije izolovane opservacije u široke, kontinuirane pojaseve verovatne heterogenosti dubokog omotača. Istraživači su identifikovali šest takvih regiona, uključujući područja ispod severnog Atlantika, severne Evroazije, južnog Atlantika, južne Afrike, Pacifika i oko Antarktika.

Rezultati predstavljaju prostorno najpotpuniju i najgušću globalnu mapu rasejanja na granici jezgro-omotač koja je dosad napravljena, a nekoliko visokoverovatnih područja rasejanja poklapa se sa poznatim zonama ultraniske brzine, što potvrđuje rezultate, kažu naučnici. Otkriveni obrasci sugerišu da je najniži omotač oblikovan putem mešavine drevnih subdukovanih ploča, hemijske segregacije i lokalizovanog topljenja.

Istraživači napominju da mape prikazuju verovatna područja rasejanja, a ne tačne konture skrivenih struktura, kao i da signali prigušenih talasa ne mogu precizno locirati izvor rasejanja samo s obzirom na jednu seizmičku stanicu. Pokrivenost je takođe neravnomerna jer seizmičke stanice i zemljotresi nisu ravnomerno raspoređeni širom sveta.

Ipak, budući rad bi mogao kombinovati ovaj novi katalog sa drugim tipovima seizmičkih talasa da bi se izoštrile slike granice jezgra i omotača, a guste mreže detektora bi mogle pomoći da se odrede tačnije lokacije struktura.

Dok katalog bude nastavio da se širi, njegov prostorno-vremenski opseg u visokoj rezoluciji obezbediće čvrstu osnovu za karakterizaciju prostornih i vremenskih varijacija heterogenosti na granici jezgro-omotač, usavršiti strukturne modele najnižeg dela omotača i ponuditi sve bogatije uslove za povećanje našeg razumevanja geodinamičkog stanja duboke unutrašnjosti Zemlje, kažu autori.

(Telegraf Nauka/Phys.org)