Έξι άγνωστες δομές κρύβονται σχεδόν 3.000 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης
Η τεχνητή νοημοσύνη «άκουσε» εκατομμύρια σεισμικά δεδομένα και αποκάλυψε ένα άγνωστο τοπίο στα όρια του μανδύα με τον πυρήνα
Snapshot
- Ερευνητές εντόπισαν έξι άγνωστες γεωλογικές δομές περίπου 2.900 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, στα όρια του μανδύα με τον εξωτερικό πυρήνα.
- Η ανακάλυψη βασίστηκε στην ανάλυση περισσότερων από δύο εκατομμυρίων σεισμικών δεδομένων με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης.
- Η τεχνητή νοημοσύνη επέτρεψε τον εντοπισμό εξαιρετικά αδύναμων σεισμικών σημάτων που αποκαλύπτουν μικρές ανομοιογένειες σε βαθιά επίπεδα της Γης.
- Οι δομές αυτές έχουν σημαντικό ρόλο στη γεωδυναμική της Γης και τη μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό προς την επιφάνεια.
- Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της τεχνητής νοημοσύνης για τη βελτίωση της κατανόησης του εσωτερικού της Γης και τη χαρτογράφησή του.
Ένα από τα πιο δυσπρόσιτα σημεία του πλανήτη μας αποκαλύπτει νέα μυστικά. Σε βάθος περίπου 2.900 χιλιομέτρων, εκεί όπου ο γήινος μανδύας συναντά τον εξωτερικό πυρήνα, ερευνητές εντόπισαν έξι περιοχές με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, οι οποίες δεν είχαν καταγραφεί μέχρι σήμερα.
Η ανακάλυψη προέκυψε από μια πρωτοφανή ανάλυση σεισμικών δεδομένων με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Ερευνητική ομάδα από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών επεξεργάστηκε περισσότερες από δύο εκατομμύρια σεισμικές καταγραφές, οι οποίες προέρχονταν από σχεδόν 5.000 ισχυρούς σεισμούς που σημειώθηκαν σε ολόκληρο τον κόσμο από το 1990 έως το 2024.
Σύμφωνα με το ισπανικό abc, το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: οι επιστήμονες κατάφεραν να απομονώσουν περίπου 175.000 υψηλής ποιότητας σεισμικά σήματα, παρέχοντας ένα σύνολο δεδομένων πολλαπλάσιο από εκείνο που είχαν στη διάθεσή τους προηγούμενες έρευνες.
Πώς μπορούν οι επιστήμονες να «δουν» τόσο βαθιά;
Κανένα γεωτρύπανο δεν μπορεί να πλησιάσει αυτά τα βάθη. Για να μελετήσουν το εσωτερικό της Γης, οι σεισμολόγοι χρησιμοποιούν τα κύματα που παράγονται από τους μεγάλους σεισμούς.
Η διαδικασία θυμίζει, σε απλουστευμένη μορφή, το να προσπαθεί κάποιος να εντοπίσει ένα αντικείμενο στον πυθμένα ενός σκοτεινού νερού ρίχνοντας πέτρες στην επιφάνεια και παρατηρώντας τις ανακλάσεις τους.
Στην περίπτωση της Γης, οι «πέτρες» είναι η ενέργεια των σεισμών. Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από τον πλανήτη και, όταν συναντούν υλικά με διαφορετικές ιδιότητες, αλλάζουν πορεία, ανακλώνται ή διασκορπίζονται.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι λεγόμενοι πρόδρομοι PKP. Πρόκειται για εξαιρετικά ασθενή σεισμικά σήματα που μπορούν να αποκαλύψουν μικρές ανομοιογένειες στα όρια ανάμεσα στον κατώτερο μανδύα και τον εξωτερικό πυρήνα.
Το πρόβλημα ήταν ότι αυτά τα σήματα είναι τόσο αδύναμα, ώστε χάνονταν εύκολα μέσα στον τεράστιο όγκο των διαθέσιμων δεδομένων.
Η τεχνητή νοημοσύνη ως «ανιχνευτής» σεισμικών σημάτων
Εδώ ανέλαβε δράση η τεχνητή νοημοσύνη.
Οι ερευνητές εκπαίδευσαν έναν αλγόριθμο βαθιάς μάθησης ώστε να εντοπίζει μέσα στις εκατομμύρια καταγραφές τα χαρακτηριστικά σήματα που αναζητούσαν. Η αυτοματοποιημένη διαδικασία επέτρεψε την ανάλυση μιας ποσότητας δεδομένων που θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο να εξεταστεί αποκλειστικά από ανθρώπους.
Ωστόσο, η ανθρώπινη αξιολόγηση παρέμεινε απαραίτητη. Οι σεισμολόγοι έλεγξαν τα αποτελέσματα, διόρθωσαν λανθασμένες ταξινομήσεις και χρησιμοποίησαν τα ευρήματα για να βελτιώσουν σταδιακά την απόδοση του συστήματος.
Έτσι προέκυψε ένας τεράστιος κατάλογος περίπου 175.000 αξιόπιστων σεισμικών ενδείξεων.
Έξι περιοχές που δεν είχαν καταγραφεί μέχρι σήμερα
Η νέα ανάλυση δεν αποκάλυψε απλώς μεμονωμένες ανωμαλίες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αρκετές από αυτές φαίνεται να εντάσσονται σε μεγαλύτερες και πιο σύνθετες γεωλογικές δομές.
Παράλληλα, εντόπισαν έξι μεγάλες περιοχές με σημαντικές ετερογένειες, οι οποίες δεν είχαν τεκμηριωθεί σε προηγούμενες μελέτες.
Ορισμένες από αυτές βρίσκονται κάτω από περιοχές της Ευρασίας σε υψηλά γεωγραφικά πλάτη, την Κεντρική Ασία και τη λεκάνη του Νότιου Ατλαντικού.
Για τους επιστήμονες, οι περιοχές αυτές αποτελούν πλέον σημαντικούς στόχους για την προσπάθεια χαρτογράφησης του βαθύτερου εσωτερικού της Γης.
Ένα ακραίο εργαστήριο στα έγκατα του πλανήτη
Το όριο μεταξύ μανδύα και πυρήνα αποτελεί ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα της Γης. Η τεράστια πίεση και οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες μεταβάλλουν τις ιδιότητες των υλικών και δημιουργούν σύνθετες γεωχημικές δομές.
Σε αυτή τη ζώνη μπορούν να συσσωρεύονται υλικά που προέρχονται από αρχαίες ωκεάνιες πλάκες, οι οποίες έχουν βυθιστεί βαθιά στο εσωτερικό του πλανήτη, μαζί με πετρώματα που έχουν υποστεί έντονες μεταβολές.
Τέτοιες δομές είναι γνωστές ως θερμοχημικές σωροί και θεωρείται ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στη δυναμική του βαθιού μανδύα.
Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες συνδέσεις αφορά τη Θεία (Theia), τον υποθετικό πρωτοπλανήτη που, σύμφωνα με το κυρίαρχο σενάριο για τον σχηματισμό της Σελήνης, συγκρούστηκε με την πρώιμη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι τεράστιες ανωμαλίες που έχουν εντοπιστεί βαθιά στον μανδύα, ιδιαίτερα κάτω από την Αφρική και τον Ειρηνικό, έχουν οδηγήσει ορισμένους επιστήμονες στην υπόθεση ότι μπορεί να περιέχουν υλικό που προέρχεται από εκείνη την αρχαία σύγκρουση.
Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι οι έξι νέες περιοχές αποτελούν αποδεδειγμένα κομμάτια της Θείας. Η προέλευση και η εξέλιξη αυτών των δομών παραμένουν αντικείμενο επιστημονικής έρευνας.
Οι βαθιές δομές της Γης δεν αποτελούν απλώς ένα εντυπωσιακό επιστημονικό μυστήριο. Η κίνησή τους συνδέεται με τον τρόπο με τον οποίο μεταφέρεται θερμότητα από το εσωτερικό του πλανήτη προς την επιφάνεια.
Η κατανόηση αυτών των διεργασιών μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εξηγήσουν καλύτερα τη γεωδυναμική της Γης, την εξέλιξη του μανδύα, τη δημιουργία και την κίνηση των τεκτονικών πλακών, αλλά και τη μακροχρόνια λειτουργία του γήινου μαγνητικού πεδίου.
