Група геологів за допомогою системи глибокого навчання проаналізувала понад два мільйони сейсмічних записів і виявила шість суцільних смуг аномалій на межі між ядром та мантією Землі — на глибині близько 2900 кілометрів. Результати дослідження опубліковані в журналі Journal of Geophysical Research: Solid Earth (2026, DOI: 10.1029/2025jb033195). Пряме буріння до цієї глибини залишається технологічно неможливим, тому єдиним «вікном» у надра планети слугують сейсмічні хвилі, що генеруються землетрусами по всьому світу.

Як нейромережа обробила два мільйони сейсмограм

Для детального вивчення межі ядра та мантії дослідники використали так звані «попередники хвиль» — слабкі сейсмічні сигнали, які надходять на кілька секунд раніше основних хвиль і дозволяють фіксувати дрібні неоднорідності в глибоких шарах планети. Ручний аналіз подібних сигналів у тисячах записів вимагав би колосальних обчислювальних ресурсів і часу. Щоб подолати це обмеження, вчені застосували систему глибокого навчання, яка обробила сейсмограми, зібрані обсерваторіями по всьому світу в період з 1990 по 2024 рік. Саме автоматизація на рівні нейромережі зробила можливим аналіз двомільйонної вибірки та виявлення закономірностей, невидимих при традиційному методі.

Де розташовані шість аномальних смуг

Виявлені зони неоднорідності охоплюють обширні ділянки планети: під Північною Атлантикою, Північною Євразією, Південною Атлантикою, півднем Африки, Тихим океаном та в районі Антарктиди. Кілька виявлених зон розсіювання сигналів збігаються з раніше відомими областями наднизьких швидкостей (ULVZ — ultra-low velocity zones), що підтверджує коректність методу. Межа ядра та мантії відіграє ключову роль у регулюванні теплових потоків, циркуляції мантії та формуванні вулканічних плюмів, тому виявлення нових структурних аномалій у цій зоні має пряме значення для розуміння геодинамічних процесів.

Що стоїть за аномаліями: плити, хімія та плавлення

За словами авторів дослідження, складна структура нижньої мантії у виявлених зонах сформувалася внаслідок кількох процесів: змішування занурених давніх тектонічних плит, хімічної сегрегації (розділення елементів за щільністю та хімічним складом) та локального плавлення порід. У цій зоні присутні як масштабні утворення, так і дрібні локальні ділянки з відхиляючоюся температурою або хімічним складом. Автори наголошують, що створена карта показує ймовірні області розсіювання сейсмічних сигналів, а не точні межі підземних структур, і подальше поєднання цього каталогу з іншими типами сейсмічних хвиль дозволить уточнити деталі будови надр Землі.

Суперечливі дані

У наданих матеріалах присутнє розбіжність у термінології сейсмічних фаз. Основний текст дослідження та оглядова замітка РБК-Україна оперують терміном «попередники хвиль PKP» (P-хвилі, що пройшли крізь зовнішнє ядро), тоді як підпис до ілюстрації глобального розподілу точок входу та виходу в публікації журналу вказує на фазу PKIKP (P-хвилі, що пройшли крізь внутрішнє ядро). Це технічно різні сейсмічні фази, і точне визначення використаної фази впливає на інтерпретацію глибини та природи виявлених аномалій. Крім того, низка російських ЗМІ (зокрема, ТАСС) подає результати дослідження в ключі «карти витікань заліза з ядра в мантію», тоді як автори в JGR: Solid Earth формулюють висновки як виявлення зон неоднорідності та розсіювання, не зводячи їх виключно до переносу заліза. Різниця в акцентах може вводити читача в оману щодо масштабу та природи виявлених структур.

Перспективи та обмеження

Дослідження демонструє, що комбінація великих сейсмічних масивів та методів машинного навчання відкриває доступ до шарів Землі, які раніше залишалися за межами детального картографування. Водночас автори чесно вказують на обмеження: карта відображає ймовірні області розсіювання, а не точні межі структур, а інтерпретація фізико-хімічної природи аномалій потребує додаткових даних. Подальша робота передбачає інтеграцію каталогу PKP/PKIKP-попередників з іншими типами сейсмічних хвиль (S-хвилі, нормальні моди, дифраговані фази), що дозволить побудувати більш детальну тривимірну модель нижньої мантії та, можливо, переглянути існуючі уявлення про геодинамічну історію планети.