Китай использует искусственный интеллект для создания новой карты мантии Земли

Wednesday 02 - 13:45

Китайские ученые использовали искусственный интеллект для изучения одной из наименее доступных областей нашей планеты и создания новой карты нижней мантии Земли. Исследование демонстрирует, как современные вычислительные методы могут помочь исследователям анализировать огромные объемы сейсмических данных и раскрывать структуры, скрытые глубоко под поверхностью.

Мантия Земли простирается на глубину примерно 2900 километров, где она встречается с жидким внешним ядром планеты. Хотя эти глубокие слои невозможно исследовать напрямую, ученые могут изучать их косвенно, анализируя сейсмические волны, вызванные землетрясениями.

Исследователи из Китайской академии наук использовали сейсмическую базу данных, охватывающую 35 лет, с 1990 по 2024 год. Их анализ сосредоточился на слабых сигналах, известных как предшественники PKP, которые могут рассеиваться мелкими и неоднородными структурами близ границы между мантией и ядром.

Идентификация этих слабых сигналов вручную среди миллионов сейсмических записей является крайне сложной задачей. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи обучили систему глубокого обучения для анализа данных и выявления записей, содержащих потенциально полезные сигналы.

Система искусственного интеллекта проанализировала более двух миллионов сейсмических записей, связанных примерно с 5000 землетрясениями. Затем исследователи вручную проверили результаты алгоритма, исправили ошибки и вернули проверенные примеры обратно в систему для повышения ее точности.

В результате процесса было выявлено 174929 высококачественных слабых сигналов, что, по сообщениям, в десять раз больше, чем общее количество, обнаруженное в предыдущих исследованиях. Этот расширенный набор данных предоставил ученым гораздо более широкий взгляд на структуры, существующие в нижней мантии Земли.

Полученные результаты могут изменить понимание исследователями этих глубоких областей. Ранее карты часто показывали изолированные аномалии, тогда как новый анализ предполагает, что некоторые из этих структур могут быть связаны в обширные пояса под поверхностью Земли.

Ученые считают, что некоторые из этих глубоких структур могут быть остатками древней океанической коры, которая была унесена вниз тектоническими процессами. Еще одна возможность заключается в том, что определенные материалы могут быть связаны с Тейей, гипотетическим планетным телом, которое, как считается, столкнулось с ранней Землей и способствовало образованию Луны.

Экстремальное давление и температуры глубоко внутри планеты могут значительно изменить физические и химические свойства материалов, что делает интерпретацию этих структур особенно сложной.

Новая карта также выявила шесть ранее не задокументированных аномальных регионов, включая области под высокоширотными частями Евразии и Центральной Азии, а также под Южной Атлантикой.

Исследование подчеркивает растущую роль искусственного интеллекта в геофизике. Обрабатывая огромные объемы сейсмической информации гораздо быстрее, чем традиционные методы, ИИ может помочь ученым обнаруживать тонкие сигналы и исследовать части Земли, которые остаются недоступными для прямого наблюдения.

Эти результаты в конечном итоге могут способствовать лучшему пониманию динамики мантии, тектоники плит и глубоких геологических процессов, которые формировали планету на протяжении миллиардов лет.