机器学习发现地球内部的神秘团块

来源:西贝网
现在新的研究利用地震学的方法进行相关探索。虽然我们通常只在地震强烈到足以造成可见的破坏时才会注意到地震,但事实上,地震要常见得多。每一次地震都会在地球表面以下产生地震波,这些地震波可以在地球上传播数千英里。


  远在地球表面以下的神秘结构已经被发现,这就提出了新的问题,即我们的星球在其最不为人知的深处是如何构成的。虽然众所周知,地球有一个由液态铁组成的熔融地核,周围有一个坚实的地幔层,但在所谓的地核-地幔边界周围发生的确切过程却几乎没有人去探索。


  现在新的研究利用地震学的方法进行相关探索。虽然我们通常只在地震强烈到足以造成可见的破坏时才会注意到地震,但事实上,地震要常见得多。每一次地震都会在地球表面以下产生地震波,这些地震波可以在地球上传播数千英里。重要的是,这些波在经过密度、成分或温度等具有不同特征的区域时,会发生变化。

  马里兰大学地质系的研究人员正是利用这一点,来更好地了解核心-地幔边界究竟发生了什么。通过跟踪太平洋盆地下的地震波回声 他们发现大约40%的波道中含有所谓的剪切波回声。它们是在回波沿着地心-地幔边界经过时产生的,波浪会发生衍射,从而在略微不同的时间到达地震仪地点。来自附近结构的回波到达仪器的速度更快;来自较大结构的回波则更响。结合测量移动时间和振幅,可以构建岩石和其他物质的物理特性模型。

  不过通常情况下,只会测量几个波。这可能会让我们难以识别不同的回声,因为这些回声可能会混入底层的混响中。UMD地质学家所做的是投下一张更广泛的网,通过一次查看数千个核心-地幔边界回波,而不是像通常那样一次只关注几个回波,他们获得了一个全新的视角。

  Kim和团队使用了一种被称为Sequencer的机器学习算法,它可以分析从数百次地震中记录的7000个不同的地震图。这些地震发生在1990年至2018年之间,都是6.5级或更大的地震,来自太平洋盆地周围。虽然Sequencer最初是为天文学家开发的,用于发现太空中的辐射模式,但事实证明,它同样善于在地震回波中进行工作。

  科学家们发现,夏威夷下面的核心-地幔边界的大片非常密集的热物质产生了独特的响亮回声,表明它甚至比以前的估计更大,这种斑块被称为超低速区(ULVZs),在火山羽流的根部发现了这种斑块,热岩石从核心-地幔边界区域上升,产生火山岛。夏威夷下面的ULVZ是已知的最大的ULVZ。与此同时,在马克萨斯群岛下方又发现了一个ULVZ,这也是第一次被发现。

  目前还有待弄清的是,这些地质特征究竟是如何受到地球构造运动的影响,并帮助塑造地球构造。希望这些异常致密的热岩区域能够更好地解释地球是如何形成的,以及它如何随着时间的推移而进一步变化,这反过来可能有助于预测未来的地震。

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