Штучний інтелект відкрив невідомі зони біля ядра Землі

На глибині близько 2900 кілометрів жодне буріння вже не допоможе — туди людство не дістанеться ніколи. Тому геофізики давно навчилися використовувати землетруси як природний сканер планети: сейсмічні хвилі проходять крізь усі її шари й залишають слід на поверхневих датчиках. Команда Китайської академії наук вирішила довірити читання цих слідів штучному інтелекту.

Дослідники пропустили через систему глибокого навчання понад два мільйони сейсмічних записів, зібраних з 1990 по 2024 рік. До аналізу відбирали лише землетруси магнітудою від шести і вище. Алгоритм спочатку оцінював якість сейсмограм, а потім шукав у них слабкі сигнали — так звані PKP-передвісники. Спірні випадки вчені перевіряли вручну, виправляли помилки й повертали виправлені зразки назад у навчання. Після кількох таких циклів модель виділила майже 175 тисяч сигналів — набір приблизно в десять разів більший за всі попередні каталоги.

PKP-передвісники — це слабкі сейсмічні фази, які приходять на станції трохи раніше за основну хвилю. Вони виникають тому, що дрібномасштабні неоднорідності поблизу межі між ядром і мантією розсіюють частину сейсмічної енергії. За часом приходу й формою цього слабкого сигналу можна визначити, де саме в нижній мантії є ділянки з незвичними фізичними властивостями. До прогнозування землетрусів це не має жодного стосунку.

Щоб підвищити точність, команда поєднала два показники ймовірності: появи самого передвісника і місця розташування розсіювача. Така подвійна схема суттєво збільшила щільність глобального покриття й розширила зону спостережень. Ділянки, які на старих картах виглядали як окремі плями, почали з’єднуватися в протяжні пояси. Найпомітніший ефект виявився під Північною та Південною Америками, де раніше розрізнені фрагменти нарешті склалися в єдині структури.

У районах, які погано були представлені в попередніх каталогах, карта виділила шість зон — їх позначили B1–B6. Серед них — Південна Атлантика та високі широти Євразії. Автори підкреслюють: йдеться про ділянки з високою ймовірністю сильних розсіювачів, а не про шість уже вивчених геологічних тіл. Щоб визначити їхні розміри, форму й склад, знадобляться додаткові спостереження.

Частина знайдених сигналів збігається із зонами наднизьких швидкостей, де сейсмічні хвилі помітно уповільнюються. Серед можливих пояснень вчені розглядають залишки тектонічних плит, що опустилися до основи мантії в процесі субдукції, локальне часткове плавлення та взаємодію з великими областями зниженої швидкості в нижній мантії. Поєднання кількох процесів може формувати термохімічні скупчення з температурою й складом, відмінними від навколишньої речовини.

Це не перша спроба шукати PKP-сигнали за допомогою машинного навчання. У 2025 році інша група застосувала графову нейромережу GraphCur­sor і знайшла понад 37 тисяч передвісників у записах майже 5500 землетрусів, відкривши нові розсіювачі під Антарктидою. Каталог нової роботи містить майже вп’ятеро більше сигналів і охоплює додаткові десять років спостережень. Головний результат — не спосіб передбачати катастрофи, а набагато детальніша карта глибин планети, яку тепер можна вивчати одразу кількома типами сейсмічних хвиль.