На стыке ядра и мантии происходят ключевые процессы глобального теплообмена: там возникают мантийные потоки, которые формируют вулканы и запускают циркуляцию пород. Из-за невозможности пробурить скважину на такую глубину единственным способом «просветить» недра стал анализ сейсмических колебаний от землетрясений. Проходя через толщу пород, эти волны меняют скорость и направление.
Команду ученых возглавил геофизик Юйжуй Гуань (Yurui Guan) из Университета штата Пенсильвания вместе с коллегами из научных центров США. Они обучили нейросеть анализировать форму сейсмических волн и автоматически фильтровать фоновый шум. Это позволило распознать импульсы для поиска слабых сейсмических «волн-предвестников» — колебаний, которые опережают основные сейсмические волны и показывают точное местоположение неоднородностей мантии.
Ранее выделение этих едва заметных импульсов из общего сейсмического шума вручную требовало колоссальных ресурсов и оставляло слепые зоны. Результаты исследования опубликовали в научном журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Нейросеть проанализировала свыше двух миллионов сейсмических записей, которые станции собирали по всему миру с 1990 по 2024 год, и идентифицировала 174 929 слабых «волн-предвестников». Этот показатель почти в 10 раз превысил объем всех ранее существовавших мировых баз данных, вместе взятых.
Огромный массив информации впервые сложился в единую глобальную карту сейсмических аномалий и связал единичные точки в шесть широких непрерывных структурных поясов. Эти зоны пролегают под Северной и Южной Атлантикой, севером Евразии, южной частью Африки, Тихим океаном и по периметру Антарктиды.
Часть найденных поясов совпала с так называемыми зонами сверхнизких скоростей — участками, где сейсмические волны резко тормозят. Ученые предположили, что эти гигантские структуры состоят из остатков древних тектонических плит, которые сотни миллионов лет назад опустились на самое дно мантии, а также из расплавленных пород и осадков тяжелых химических элементов. Открытие позволило создать самую детальную карту глубинных аномалий планеты и точнее смоделировать устройство недр Земли.