機器學習發現地球內部的神秘團塊

2020-08-11 環球網

來源：cnBeta.COM

遠在地球表面以下的神秘結構已經被發現，這就提出了新的問題，即我們的星球在其最不為人知的深處是如何構成的。雖然眾所周知，地球有一個由液態鐵組成的熔融地核，周圍有一個堅實的地幔層，但在所謂的地核-地幔邊界周圍發生的確切過程卻幾乎沒有人去探索。

現在新的研究利用地震學的方法進行相關探索。 雖然我們通常只在地震強烈到足以造成可見的破壞時才會注意到地震，但事實上，地震要常見得多。每一次地震都會在地球表面以下產生地震波，這些地震波可以在地球上傳播數千英裡。重要的是，這些波在經過密度、成分或溫度等具有不同特徵的區域時，會發生變化。

馬裡蘭大學地質系的研究人員正是利用這一點，來更好地了解核心-地幔邊界究竟發生了什麼。通過跟蹤太平洋盆地下的地震波回聲 他們發現大約40%的波道中含有所謂的剪切波回聲。它們是在回波沿著地心-地幔邊界經過時產生的，波浪會發生衍射，從而在略微不同的時間到達地震儀地點。來自附近結構的回波到達儀器的速度更快；來自較大結構的回波則更響。結合測量移動時間和振幅，可以構建巖石和其他物質的物理特性模型。

不過通常情況下，只會測量幾個波。這可能會讓我們難以識別不同的回聲，因為這些回聲可能會混入底層的混響中。UMD地質學家所做的是投下一張更廣泛的網，通過一次查看數千個核心-地幔邊界回波，而不是像通常那樣一次只關注幾個回波，他們獲得了一個全新的視角。

Kim和團隊使用了一種被稱為Sequencer的機器學習算法，它可以分析從數百次地震中記錄的7000個不同的地震圖。這些地震發生在1990年至2018年之間，都是6.5級或更大的地震，來自太平洋盆地周圍。雖然Sequencer最初是為天文學家開發的，用於發現太空中的輻射模式，但事實證明，它同樣善於在地震回波中進行工作。

科學家們發現，夏威夷下面的核心-地幔邊界的大片非常密集的熱物質產生了獨特的響亮回聲，表明它甚至比以前的估計更大，這種斑塊被稱為超低速區（ULVZs），在火山羽流的根部發現了這種斑塊，熱巖石從核心-地幔邊界區域上升，產生火山島。夏威夷下面的ULVZ是已知的最大的ULVZ。與此同時，在馬克薩斯群島下方又發現了一個ULVZ，這也是第一次被發現。

目前還有待弄清的是，這些地質特徵究竟是如何受到地球構造運動的影響，並幫助塑造地球構造。希望這些異常緻密的熱巖區域能夠更好地解釋地球是如何形成的，以及它如何隨著時間的推移而進一步變化，這反過來可能有助於預測未來的地震。

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