Επιστήμονες Aνακάλυψαν Tεράστιες Απροσδιόριστες Δομές Βαθιά στη Γη

Επιστήμονες έχουν ανακαλύψει μια τεράστια δομή που αποτελείται από πυκνό υλικό και καταλαμβάνει το όριο μεταξύ του υγρού εξώτερου πυρήνα της Γης και του κάτω τμήματος του μανδύα, μια ζώνη περίπου 3.000 χιλιομέτρων κάτω από τα πόδια μας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν αλγόριθμο μηχανικής μάθησης που αρχικά αναπτύχθηκε για να αναλύονται κοντινοί γαλαξίες, προκειμένου να εξερευνήσει το μυστηριώδες φαινόμενο που συμβαίνει βαθιά μέσα στον πλανήτη μας, σύμφωνα με ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Science.

Μια από αυτές τις τεράστιες ανωμαλίες, βαθιά κάτω από τις Νήσους Μαρκέζας, δεν είχε εντοπιστεί ποτέ άλλοτε, ενώ μια άλλη κάτω από τη Χαβάη βρέθηκε ότι είναι πολύ μεγαλύτερη απ’ όσο εκτιμούσαν στο παρελθόν.

Οι επιστήμονες, υπό την Doyeon Kim, σεισμολόγο και μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, τροφοδότησαν έναν αλγόριθμο που λέγεται Sequencer, με σεισμογράμματα εκατοντάδων σεισμών μεταξύ 1990 ως 2018. Ενώ οι σεισμολογικές μελέτες τείνουν να εστιάζουν σε σχετικά μικρά σύνολα δεδομένων τοπικής σεισμικής δραστηριότητας, ο Sequencer επέτρεψε στην Kim και τους συναδέλφους της να αναλύσουν 7.000 μετρήσεις σεισμών, μεγέθους τουλάχιστον 6.5 Ρίχτερ, που ταρακούνησαν τον υπόγειο κόσμο κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό τις τελευταίες τρεις δεκαετίες.

«Αυτή η μελέτη είναι πολύ ιδιαίτερη διότι για πρώτη φορά εξετάζουμε συστηματικά ένα τόσο μεγάλο σύνολο δεδομένων που καλύπτει, λίγο ή πολύ, όλη τη λεκάνη του Ειρηνικού», είπε η Kim. Αν και οι επιστήμονες είχαν χαρτογραφήσει στο παρελθόν τις δομές βαθιά μέσα στη Γη, η μελέτη αυτή παρουσιάζει μια σπάνια ευκαιρία «να συνενωθούν όλες οι πληροφορίες και να γίνει προσπάθεια εξήγησής τους σε παγκόσμιο πλαίσιο», όπως επεσήμανε.

Οι σεισμοί δημιουργούν σεισμικά κύματα που ταξιδεύουν εσωτερικό της Γης όπου σκεδάζονται και παραμορφώνονται από δομές βαθιά μες στον πλανήτη μας. Αυτές οι παραμορφώσεις απεικονίζονται σε σεισμογράμματα, που είναι καταγραφές της δραστηριότητας των σεισμικών κυμάτων μέσα στη Γη, επιτρέποντας στους σεισμολόγους να αιχμαλωτίσουν σπάνιες εικόνες του μη προσβάσιμου υπόγειου κόσμου της γης.

Η ομάδα εστίασε σε σεισμογράμματα που προέκυψαν από εγκάρσια (S) κύματα που ταξιδεύουν στο όριο ανάμεσα στον πυρήνα της Γης και το χαμηλότερο τμήμα του μανδύα. Αυτά τα κύματα είναι τα πιο αργά δευτερογενή κύματα που ακολουθούν τις αρχικές δονήσεις των σεισμών, που ονομάζονται πρωτογενή (P) κύματα και γενικά παράγουν πιο καθαρά σήματα.

«Συνήθως προτιμάμε να χρησιμοποιούμε τα S κύματα επειδή είναι πιο μεγάλα σε εύρος και τα δεδομένα είναι, λίγο-πολύ, καθαρά επειδή υπάρχει λιγότερη κίνηση από κύματα P», είπε η Kim. Συγκεκριμένα, η ομάδα έψαχνε για εγκάρσια κύματα που διαθλώνται κατά μήκους του ορίου πυρήνα-μανδύα». Επειδή διαθλώνται στην επιφάνεια αυτή, είναι πολύ καλή φάση για να αναζητήσεις αυτές τις μικροσκοπικές δομές πάνω από το όριο πυρήνα μανδύα», επισήμανε ο Kim.

Όταν τα εγκάρσια κύματα χτυπάνε αυτές τις δομές, παράγουν ένα σήμα σαν ηχώ (υπάρχουν χρήσιμα στοιχεία αυτής της διαδικασίας στο website της Kim). Αυτή η ηχώ δείχνει την παρουσία ανωμαλιών μέσα στη Γη (ζώνες πυκνού βράχου, που είναι πυκνά κομμάτια στο όριο πυρήνα-μανδύα)

Κανείς δεν ξέρει πώς σχηματίζονται ή από τι είναι φτιαγμένα, αλλά είναι σαφές ότι έχουν διάμετρο περίπου 100 χιλιόμετρα και ότι είναι αρκετά πυκνά ώστε να κόβουν την ταχύτητα των κυμάτων που περνούν από εκεί.

Βάζοντας χιλιάδες σεισμογράμματα στο Sequencer, ανακάλυψαν ότι τα πιο δυνατά σήματα στο σύνολο δεδομένων τους είναι από τη σημείο κάτω από τη Χαβάη και τις Νήσους Μαρκέζας. Είναι ενδιαφέροντα τα στοιχεία ύπαρξης δύο τεράστιων ζωνών πυκνού βράχου που εκτείνονται για περίπου 1.000 χιλιόμετρα ή και παραπάνω.

Ενώ η δομή στη Χαβάη χαρτογραφήθηκε μερικώς σε προηγούμενες μελέτες, η ομάδα της Kim βρήκε ότι οι διαστάσεις είναι πολύ μεγαλύτερες απ’ ό,τι περίμεναν. Στο μεταξύ, η τεράστια ζώνη πυκνών κομματιών που εντοπίστηκε κάτω από τις Νήσους Μαρκέζας δείχνει «μια τοπική ανωμαλία στην ταχύτητα των κυμάτων που δεν είχα εντοπιστεί προηγουμένως», σύμφωνα με τη μελέτη.

Οι ζώνες αυτές είναι ενδιαφέρουσες δομές, όχι μόνο λόγω του μεγέθους τους αλλά επειδή μπορεί να αποτελούνται από εξωτικά υλικά από μια εποχή πριν η Γη αποκτήσει τον δορυφόρο της. Αυτά τα μεγάλα ανώμαλα κομμάτια θα μπορούσαν να είναι μερικώς λιωμένο υλικό πριν από τον σχηματισμό της Σελήνης, που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι συνέβη με μια γιγαντιαία σύγκρουση μεταξύ της Γης και ενός αντικείμενου στο μέγεθος του Άρη πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια.

«Είναι πολύ ενδιαφέρον επειδή μπορεί να δείχνει ότι οι ζώνες αυτές είναι ξεχωριστές και μπορεί να έχουν πρωτόγονες γεωχημικές υπογραφές που έμεινα σχετικά άθικτες από την πρώιμη ιστορία της Γης», είπε η Kim.

VICE Meets: Έφη Αχτσιόγλου

Παρακολουθήστε όλα τα βίντεo του VICE, μέσω της νέας σελίδας VICE Video Greece στο Facebook.

H νέα μελέτη δείχνει τις εφαρμογές αλγορίθμων όπως του Sequencer, που χρησιμοποιούν μια συγκεκριμένη διαδικασία που ονομάζεται ανεπιτήρητη μάθηση, για την επεξεργασία περίπλοκων συνόλων δομών σαν αυτά που βρίσκονται στην αστρονομία, τη σεισμολογία και αμέτρητους άλλους επιστημονικούς τομείς. Σε αντίθεση με τους επιτηρούμενους αλγόριθμους μάθησης, που είναι εκπαιδευμένοι να ταξινομούν πληροφορίες με βάση γνωστά labels, οι ανεπιτήρητοι είναι σχεδιασμένοι να βρίσκουν πληροφορίες σε σύνολα δεδομένων χωρίς labels.

«Κι αν δεν ξέρουμε τι να ψάξουμε σε ένα σύνολο δεδομένων;» εξήγησε η Kim. «Είναι το τυπικό ερώτημα που θέλουμε να σκεφτόμαστε επειδή ο κάτω μανδύας, στόχος της μελέτης μας έχει ακόμα πολλά άγνωστα στοιχεία. Δεν αποτελεί έκπληξη το να βρούμε οτιδήποτε εκεί επειδή δεν μπορούμε να μπούμε μέσα και να το δούμε με τα μάτια μας».

«Όταν χρησιμοποιείς το Sequencer, στην ουσία βρίσκει επιπλέον πληροφορίες κρυμμένες πίσω από αυτό το σύνολο δεδομένων», συνέχισε. Αυτό που κάναμε λοιπόν ήταν να βρούμε την ιδανική ρύθμιση στο ίδιο το σύνολο δεδομένων. Δεν κάνουμε τίποτα άλλος εκτός από το να αλλάζουμε τη ρύθμιση και να βρίσκουμε την ιδανική. Αυτό κάνει ο αλγόριθμος».

Η ομάδα σχεδιάζει να αναπτύξει αυτό τον καινούργιο τρόπο εξέτασης της Γης μελετώντας κύματα υψηλής συχνότητας που μπορεί να δώσουν μεγαλύτερες λεπτομέρειες για τις αινιγματικές δομές στο όριο πυρήνα-μανδύα. Οι ερευνητές επίσης ελπίζουν να επεκτείνουν το σύνολο δεδομένων σε σεισμογράμματα που παράγονται κάτω από τον Ατλαντικό Ωκεανό.

«Ελπίζουμε ότι ο αλγόριθμος θα μας επιτρέψει να χρησιμοποιήσουμε όλα τα διαφορετικά σύνολα δεδομένα για να εξετάσουμε συστηματικά τις δομές στο κάτω τμήμα του μανδύα, κατέληξε η Kim. «Αυτό είναι το όραμά μας, να απαντήσουμε περισσότερα ερωτήματα σχετικά με αυτό».

To άρθρο δημοσιεύτηκε στο VICE US

Περισσότερα από το VICE

Ένα Πρόγραμμα στην Καβάλα Θέλει να «Αναμορφώσει» τους Δράστες Ενδοοικογενειακής Βίας

Δέκα Χρόνια Μετά, το "Hey Panos…" Παραμένει Απολαυστικό

Ο «Γκρι» Κόσμος Πίσω Από τα Λαμπερά Φώτα της Νέας Πλατείας Ομονοίας