Şase structuri misterioase, necunoscute până acum, au fost descoperite ascunse în adâncurile Pământului

Iar la aproximativ 2.900 de kilometri sub pământ, manta solidă, dar vâscoasă a Pământului face loc nucleului exterior lichid al planetei.

Pe măsură ce aceste straturi se amestecă încet, antrenate de căldură, mişcarea lor alunecă, împinge şi deformează scoarţa terestră, stratul subţire pe care trăim noi deasupra.

Deşi pare incredibil, această mişcare dinamică este unul dintre motivele pentru care această planetă este un loc minunat pentru o mare varietate de forme de viaţă.

Dar această mişcare reprezintă şi un pericol, în special pentru noi, oamenii, şi pentru oraşele noastre din beton. Aşadar, înţelegerea modului în care se mişcă interiorul Pământului nu este doar o chestiune de curiozitate ştiinţifică; ea ne ajută, de asemenea, să fim mai în siguranţă în faţa cutremurelor şi a altor dezastre naturale.

Cu toate acestea, aceleaşi cutremure sunt şi un instrument util pentru geologi, care folosesc datele privind zgomotele din interiorul Pământului pentru a cartografia interiorul planetei noastre la adâncimi mult mai mari decât ar putea ajunge vreodată forajele.

Într-un nou studiu, publicat în Journal of Geophysical Research: Solid Earth, cercetătorii de la Academia Chineză de Ştiinţe au folosit un program de învăţare automată pentru a analiza peste 2 milioane de înregistrări seismice colectate pe parcursul a trei decenii şi jumătate.

Aceştia au descoperit aproape 175.000 de semnale seismice slabe care dezvăluie structuri neaşteptate, la scara mică, în apropierea graniţei dintre manta şi nucleul Pământului, scrie Science Alert.

„De asemenea, am descoperit şase zone care găzduiesc probabil heterogenităţi semnificative care nu fuseseră documentate niciodată până acum, oferind ţinte clare şi prioritare pentru explorarea viitoare a interiorului profund al Pământului”, scriu cercetătorii în articolul lor

Rezultatul este o hartă globală cuprinzătoare a acestor structuri profunde – care relevă faptul că unele dintre caracteristicile ciudate pe care oamenii de ştiinţă le-au detectat la baza mantalei ar putea fi mult mai extinse decât se credea anterior.

Studiul s-a concentrat pe un tip special de undă seismică numită „precursori PKP”. Acestea sunt unde slabe care ajung cu puţin timp înaintea undelor seismice mult mai puternice (PKIKP).

Când are loc un cutremur, atât undele mai puternice, cât şi cele mai slabe traversează Pământul. Dacă unele dintre aceste unde întâlnesc mici variaţii ale materialului din apropierea limitei dintre miez şi manta, ele se pot dispersa şi pot urma traiectorii uşor diferite.

Undele PKP dispersate, care trec prin miezul lichid exterior, dar nu şi prin miezul interior solid, pot ajunge apoi înaintea semnalului principal PKIKP.

Astfel, prin analiza timpilor de propagare a undelor, aceşti precursori PKP pot „dezvălui” structuri neobişnuite în adâncurile planetei.

Problema este că aceste unde sunt slabe – iar identificarea lor în milioane de înregistrări seismice reprezintă o muncă enormă.

În mod tradiţional, cercetătorii au fost nevoiţi să inspecteze manual înregistrările seismice, căutând aceste indicii PKP, ceea ce reprezintă o muncă lentă şi minuţioasă. În plus, cercetătorii nu sunt întotdeauna de acord dacă un semnal este sau nu un precursor autentic.

Aşadar, cercetătorii au antrenat un sistem de învăţare profundă pentru a efectua screeningul iniţial, ceea ce le-a permis să examineze milioane de forme de undă seismice provenite de la aproape 5.000 de cutremure între 1990 şi 2024.

Algoritmul a sortat mai întâi înregistrările în funcţie de calitate, apoi a determinat dacă acestea conţineau precursori PKP.

Un aspect important este faptul că cercetătorii au verificat şi corectat manual erorile modelului de IA, apoi au reintrodus exemplele corectate în algoritm în timpul procesului de antrenare.

În final, sistemul a identificat 174.929 de semnale precursoare PKP de înaltă calitate – de peste zece ori mai multe decât toate studiile anterioare la un loc.

Această creştere uriaşă a numărului de observaţii este importantă deoarece hărţile anterioare ale părţii inferioare a mantalei aveau tendinţa de a arăta structuri relativ izolate, care păreau aleatorii.

Datorită setului de date extins, cercetătorii au putut observa că unele dintre aceste zone se conectează, de fapt, formând centuri mult mai mari şi continue.

Aceste structuri ar putea avea origini surprinzător de vechi.

Cercetătorii sugerează că unele dintre structuri ar putea fi legate de materialul tras în adâncuri al Pământului prin subducţie.

Conform unui studiu din 2023, în manta profundă există o varietate de materiale, „precum scoarţa continentală, sedimente, scoarţa oceanică şi materiale primitive din manta”.

Ar putea exista chiar şi rămăşiţele obiectului despre care se crede că a dat naştere Lunii atunci când s-a ciocnit de Pământ.

Sub presiuni şi temperaturi enorme la limita dintre nucleu şi manta, materialul respectiv se poate diferenţia chimic, poate suferi transformări minerale sau se poate topi parţial, creând cavităţi sau structuri cu proprietăţi fizice foarte diferite de cele ale mantalei înconjurătoare.

Interpretând cu prudenţă descoperirile lor, cercetătorii concluzionează că structurile la scara mică pe care le-au identificat ar putea fi „grămezi termochimice” formate printr-o combinaţie de rămăşiţe de plăci subductate provenite din mai multe episoade, topire parţială localizată, tranziţii minerale şi interacţiuni cu aşa-numitele „pete gigantice” cunoscute sub denumirea de provincii mari cu viteză redusă de forfecare.

Aceste structuri pot influenţa modul în care se mişcă manta şi modul în care magma fierbinte ajunge sub un vulcan sau de-a lungul unei creste oceanice adânci (deoarece rocile diferite se încălzesc la temperaturi diferite). Iar acest lucru poate determina dacă va avea loc o erupţie sau cât de severă va fi aceasta, informaţii care ne sunt utile.

Ele ne-ar putea oferi chiar şi mai multe informaţii despre curiozităţi ştiinţifice, precum modul în care s-au format plăcile tectonice şi dezechilibrele din câmpul magnetic al Pământului.

Noua hartă evidenţiază şase regiuni care au fost insuficient eşantionate în studiile anterioare ale PKP şi care par acum să fie ţinte promiţătoare pentru o investigare mai amănunţită. Printre acestea se numără zone situate sub Eurasia la latitudini înalte, Asia Centrală şi Atlanticul de Sud, printre altele.

Cercetătorii afirma că aceste regiuni ar trebui să constituie acum priorităţi pentru viitoare studii cu rezoluţie mai mare, care să utilizeze mai multe tipuri de unde seismice.

„Pe măsură ce catalogul continuă să se extindă, acoperirea sa spatio-temporală de înaltă rezoluţie va… contribui la perfecţionarea modelelor structurale la scara fină ale mantalei inferioare şi va oferi constrângeri din ce în ce mai bogate pentru aprofundarea înţelegerii noastre asupra stării geodinamice a interiorului profund al Pământului”, concluzionează echipa.