La aproape 3.000 de kilometri sub picioarele noastre, într-o regiune a planetei pe care nimeni nu o poate observa direct, oamenii de știință au descoperit șase zone necunoscute până acum. Aceste structuri misterioase din interiorul Pământului au fost identificate cu ajutorul undelor generate de cutremure și al inteligenței artificiale, oferind o imagine mult mai complexă asupra graniței dintre mantaua terestră și nucleul exterior.
Descoperirea este remarcabilă nu doar prin numărul noilor structuri identificate, ci și prin metoda folosită pentru găsirea lor. Cercetătorii au analizat milioane de înregistrări seismice colectate de-a lungul a mai bine de trei decenii și au reușit să detecteze aproape 175.000 de semnale extrem de slabe, ascunse în zgomotul produs de cutremure.
Rezultatul este una dintre cele mai detaliate hărți realizate vreodată ale uneia dintre cele mai inaccesibile regiuni ale planetei.
O frontieră ascunsă între manta și nucleu
Pământul pare solid și familiar la suprafață, însă interiorul său este un sistem dinamic aflat într-o permanentă transformare. Sub scoarța subțire pe care trăim se află mantaua, un strat uriaș de roci fierbinți care se comportă lent și vâscos pe scări geologice de timp.
La aproximativ 2.900 de kilometri adâncime apare una dintre cele mai importante limite ale planetei: granița nucleu-manta. Aici, mantaua solidă întâlnește nucleul exterior lichid, format în principal din fier și nichel.
Această zonă reprezintă o adevărată frontieră a necunoscutului. Temperaturile sunt comparabile cu cele de la suprafața Soarelui, iar presiunile sunt atât de extreme încât materiile se comportă în moduri imposibil de reprodus complet în condiții obișnuite de laborator.
Oamenii nu pot fora nici măcar o fracțiune din distanța necesară pentru a ajunge aici. Cel mai adânc foraj realizat vreodată de oameni pătrunde doar câțiva kilometri în scoarța terestră. Pentru a explora interiorul profund al Pământului, geofizicienii trebuie să folosească o metodă indirectă: ascultă ecourile cutremurelor.
Cutremurele transformă Pământul într-un uriaș aparat de imagistică
Atunci când are loc un cutremur puternic, energia eliberată se propagă prin planetă sub forma undelor seismice. Aceste unde pot traversa mii de kilometri și pot trece prin diferite straturi ale Pământului înainte de a fi înregistrate de seismografe aflate la suprafață.
Pe parcursul călătoriei lor, undele pot fi accelerate, încetinite, reflectate sau împrăștiate atunci când întâlnesc materiale cu proprietăți diferite. Acest lucru le permite cercetătorilor să folosească undele seismice într-un mod asemănător ecografiei sau tomografiei medicale. Dacă un semnal ajunge mai devreme sau mai târziu decât ar trebui, diferența poate indica existența unei structuri ascunse în interiorul planetei.
Noul studiu s-a concentrat asupra unor semnale deosebit de discrete, cunoscute sub numele de unde seismice PKP precursoare. Aceste unde sunt extrem de slabe și apar înaintea unui semnal seismic principal. Ele pot fi produse atunci când undele care traversează nucleul exterior lichid sunt împrăștiate de mici variații ale materialelor aflate în apropierea graniței dintre nucleu și manta.
Cu alte cuvinte, aceste unde poartă amprenta unor structuri ascunse la aproape 3.000 de kilometri sub suprafața Pământului. Problema este că identificarea lor este extrem de dificilă.
Inteligența artificială a analizat milioane de semnale seismice
În mod tradițional, cercetătorii trebuiau să examineze manual înregistrările seismice pentru a identifica aceste semnale slabe. Procesul era lent, dificil și inevitabil influențat de interpretarea fiecărui specialist.
Pentru noul studiu, oamenii de știință au folosit inteligența artificială în seismologie pentru a automatiza o mare parte din această muncă. Un sistem bazat pe deep learning a analizat peste două milioane de înregistrări provenite de la aproape 5.000 de cutremure produse între 1990 și 2024. Algoritmul a fost antrenat să distingă semnalele utile de zgomotul seismic și să identifice undele PKP precursoare.
Totuși, cercetătorii nu au lăsat inteligența artificială să lucreze complet nesupravegheată. Rezultatele algoritmului au fost verificate manual, iar erorile identificate au fost folosite pentru îmbunătățirea continuă a sistemului. În final, analiza a identificat 174.929 de semnale seismice de înaltă calitate.
Este o cantitate impresionantă de informație, de peste zece ori mai mare decât totalul observațiilor utilizate în studiile anterioare asupra acestui tip de unde. Această creștere masivă a datelor a schimbat și imaginea asupra structurilor aflate în partea inferioară a mantalei.
Șase regiuni necunoscute apar pe harta interiorului profund al Pământului
Hărțile mai vechi ale acestei regiuni prezentau numeroase structuri aparent izolate, distribuite aproape aleatoriu de-a lungul graniței nucleu-manta. Noua analiză sugerează însă că unele dintre aceste zone nu sunt formațiuni separate. Ele par să facă parte din structuri mult mai mari, care formează benzi sau regiuni continue.
În plus, cercetătorii au identificat șase zone noi, denumite B1-B6, care prezintă heterogenități importante și care nu fuseseră documentate anterior. Aceste structuri misterioase din interiorul Pământului reprezintă regiuni în care materialele diferă suficient de mult de mediul înconjurător încât modifică traseul undelor seismice.
Noile zone se află în regiuni ale planetei care fuseseră anterior slab investigate prin această metodă, inclusiv sub zone din Eurasia de latitudine înaltă, Asia Centrală și Atlanticul de Sud. Pentru geofizicieni, ele devin acum ținte prioritare pentru studii viitoare cu o rezoluție mai mare.
Dar ce sunt, de fapt, aceste structuri? Răspunsul nu este încă sigur.
Posibile relicve ale istoriei violente a planetei
Una dintre cele mai interesante ipoteze este că unele dintre aceste structuri reprezintă materiale extrem de vechi, transportate spre adâncurile Pământului prin procesul de subducție. Subducția are loc atunci când o placă tectonică este împinsă sub o altă placă și începe să coboare în manta. În timp, fragmente ale scoarței oceanice, sedimente și alte materiale pot fi transportate către adâncimi enorme. La granița nucleu-manta, aceste materiale sunt supuse unor condiții extreme. Ele pot suferi transformări minerale, modificări chimice sau chiar topire parțială.
Cercetătorii sugerează că unele dintre structurile detectate ar putea reprezenta acumulări termochimice complexe, formate dintr-o combinație de fragmente de plăci tectonice subduse, zone de topire parțială și tranziții minerale. Aceste formațiuni pot interacționa și cu structurile gigantice deja cunoscute din mantaua profundă, numite provincii cu viteză redusă a undelor de forfecare.
Există chiar ipoteze mai îndrăznețe privind originea unor materiale din această regiune. Unele cercetări au sugerat că mantaua profundă ar putea păstra urme ale unor evenimente extrem de vechi din istoria Pământului, inclusiv materiale asociate cu impacturi cosmice majore produse în primele etape ale formării planetei.
Deocamdată, însă, originea exactă a celor șase structuri nou descoperite rămâne o întrebare deschisă.
De ce contează ceea ce se află la 3.000 de kilometri sub noi
La prima vedere, structurile ascunse aproape de nucleul Pământului pot părea complet separate de lumea în care trăim. În realitate, procesele care au loc în mantaua profundă pot influența evoluția întregii planete.
Diferențele de temperatură și compoziție chimică din interiorul Pământului afectează circulația lentă a materialelor din manta. Aceste mișcări, desfășurate pe milioane de ani, sunt legate de tectonica plăcilor și de transportul căldurii din interiorul planetei către suprafață. Structurile din apropierea graniței nucleu-manta ar putea influența inclusiv modul în care materialul fierbinte urcă spre suprafață, alimentând anumite regiuni vulcanice sau dorsale oceanice.
Înțelegerea acestor procese ar putea ajuta oamenii de știință să construiască modele mai precise ale dinamicii interne a planetei și ale evoluției sale geologice. Există, de asemenea, posibile legături indirecte cu procese precum formarea plăcilor tectonice și comportamentul câmpului magnetic al Pământului.
Nu înseamnă că noile descoperiri permit predicția cutremurelor sau a erupțiilor vulcanice. Dar ele oferă informații esențiale despre mecanismele profunde care pun în mișcare planeta.
O hartă nouă pentru o lume pe care nu o vom putea vizita niciodată
Descoperirea celor șase regiuni demonstrează cât de puțin cunoaștem încă despre propriul nostru planetă. Omenirea a trimis sonde spre marginile Sistemului Solar și telescoape care observă galaxii aflate la miliarde de ani-lumină distanță. În același timp, o mare parte din interiorul Pământului rămâne inaccesibilă observației directe.
Nu putem coborî până la nucleu și nu putem preleva probe din mantaua profundă. Putem însă asculta planeta.
Fiecare cutremur puternic trimite unde prin interiorul Pământului, iar aceste unde păstrează informații despre rocile și materialele pe care le traversează. Cu ajutorul inteligenței artificiale, cercetătorii pot analiza astăzi volume de date imposibil de procesat manual în trecut.
Noile structuri misterioase din interiorul Pământului reprezintă doar începutul unei hărți mult mai detaliate a lumii ascunse de sub suprafața noastră. Pe măsură ce cataloagele de date seismice vor crește și metodele de inteligență artificială vor deveni mai performante, este posibil ca partea inferioară a mantalei să dezvăluie și alte surprize.
Sub continente și oceane, la aproape 3.000 de kilometri adâncime, Pământul continuă să ascundă o geografie necunoscută – o lume de roci deformate, materiale antice și structuri formate de procese care se desfășoară de miliarde de ani. Iar cele șase regiuni descoperite acum ne amintesc că, uneori, una dintre cele mai mari frontiere ale explorării nu se află în spațiu. Se află chiar sub picioarele noastre.
Sursa: Science Alert