Искусственный интеллект просмотрел 35 лет землетрясений и нашёл шесть неизвестных зон у ядра Земли
На глубине около 2900 км буровые установки уже бессильны, поэтому геофизики используют землетрясения как естественный сканер планеты. Команда Китайской академии наук пропустила через систему глубокого обучения более двух миллионов сейсмических записей за 1990-2024 годы и обнаружила шесть зон ранее не описанного сильного рассеяния волн у границы мантии и внешнего ядра. Новая карта показывает, что часть глубинных аномалий образует не редкие изолированные пятна, а протяжённые пояса.
Для анализа отобрали записи землетрясений магнитудой не ниже шести. Алгоритм сначала оценивал качество сейсмограмм, затем искал слабые сигналы, известные как PKP-предвестники. Исследователи вручную проверяли спорные срабатывания, исправляли ошибки и возвращали исправленные примеры в обучение. После нескольких циклов модель выделила 174 929 сигналов. Авторы оценивают полученный каталог как примерно на порядок крупнее предыдущих наборов.
PKP-предвестники не имеют отношения к прогнозу следующего землетрясения. Название описывает слабые сейсмические фазы, которые приходят на станции немного раньше основной волны PKIKP. Сейсмическая энергия проходит через жидкое внешнее ядро, а мелкомасштабные неоднородности возле границы ядра и мантии рассеивают часть энергии. Время прихода и форма слабого сигнала позволяют определить области нижней мантии с отличающимися физическими свойствами.
После классификации команда совместила вероятность появления PKP-предвестника с вероятностью расположения рассеивателя. Двойная вероятностная схема повысила плотность глобального покрытия примерно на порядок и значительно расширила площадь наблюдений. Области, которые на прежних картах выглядели отдельными пятнами, начали соединяться в крупные полосы. Особенно заметный эффект исследователи получили под Северной и Южной Америкой, где новые наблюдения связали прежде разрозненные участки.
В областях, слабо представленных в прежних каталогах, карта выделила зоны B1-B6. Среди перспективных районов находятся Южная Атлантика и высокие широты Евразии. Финальная научная работа описывает B1-B6 как области с высокой вероятностью сильных рассеивателей, а не как шесть уже изученных геологических тел. Для определения размеров, формы и состава понадобятся дополнительные наблюдения по независимым сейсмическим фазам и совместная инверсия данных.
Сравнение с независимыми сейсмическими фазами показало связь части сигналов с зонами сверхнизких скоростей, где сейсмические волны заметно замедляются. Авторы рассматривают несколько механизмов происхождения глубинных неоднородностей, включая остатки тектонических плит, опустившихся к основанию мантии в ходе субдукции, локальное частичное плавление и взаимодействие с огромными областями пониженных скоростей в нижней мантии. Сочетание нескольких процессов способно формировать термохимические скопления с составом и температурой, отличающимися от окружающего вещества.
Машинный поиск слабых PKP-сигналов появился не впервые. В 2025 году отдельная группа применила графовую нейросеть GraphCursor и нашла 37 512 предвестников в записях 5499 землетрясений за 2000-2024 годы, включая ранее не выявленные рассеиватели под Антарктидой. Каталог новой работы содержит почти в пять раз больше сигналов и охватывает дополнительные десять лет наблюдений.
Граница ядра и мантии играет важную роль в переносе тепла и круговороте вещества внутри планеты, поэтому более плотная карта неоднородностей поможет уточнить модели мантийной конвекции и взаимодействия мантии с ядром. Новая работа не даёт способа предсказывать землетрясения или извержения. Главный результат заключается в появлении гораздо более подробной карты глубинных областей, которые теперь можно изучать с помощью нескольких типов сейсмических волн.