Omdat het onmogelijk is om 2.900 kilometer diep in de aarde te boren, zijn geofysici afhankelijk van seismische trillingen bij aardbevingen om de grens tussen de aardmantel en de vloeibare buitenkern (de core-mantle boundary of CMB) te bestuderen. Onderzoekers hebben met behulp van diep leren (deep learning) een gigantische hoeveelheid seismische data geanalyseerd. Hieruit kwamen zes uitgestrekte, aaneengesloten zones van onregelmatigheden aan het licht, die voorheen slechts bekendstonden als losse, geïsoleerde vlekken.
Zwakke echo's uit het binnenste van de aarde
Om de diepste lagen van onze planeet in kaart te brengen, richtte het onderzoeksteam zich op zogeheten PKP-precursoren. Dit zijn subtiele, zwakke seismische trillingen die enkele seconden vóór de sterkere hoofdgolven bij meetstations aankomen. Omdat deze signalen uiterst zwak zijn en makkelijk wegvallen in achtergrondruis, is het handmatig opsporen ervan in miljoenen metingen praktisch onmogelijk.
Met behulp van een geavanceerd diep-lerend systeem analyseerden de onderzoekers meer dan twee miljoen seismische registraties die tussen 1990 en 2024 wereldwijd zijn verzameld. Het algoritme filterde metingen van lage kwaliteit en identificeerde patronen die voor menselijke analisten nauwelijks zichtbaar waren. Dit leverde bijna 175.000 bevestigde PKP-precursorsignalen op — ongeveer tien keer meer dan alle eerdere wereldwijde gegevensverzamelingen bij elkaar.
Zes gigantische, aaneengesloten gordels
Dankzij deze enorme toename aan data konden de onderzoekers eerder geïsoleerde waarnemingen met elkaar verbinden. Dit leidde tot de ontdekking van zes grote, aaneengesloten gordels met afwijkende structuren op de kern-mantelgrens. De zones bevinden zich onder meer onder de Noord-Atlantische Oceaan, het noorden van Eurazië, de Zuid-Atlantische Oceaan, Zuidelijk Afrika, de Stille Oceaan en rondom Antarctica.
Verschillende van deze gebieden overlappen met reeds bekende zones waar seismische golven extreem vertragen (ultra-low-velocity zones). Volgens de onderzoekers wijzen de patronen erop dat de onderste laag van de aardmantel dynamisch gevormd wordt door een mengsel van oude, gezonken tektonische platen, chemische scheidingen en plaatselijk gesmolten gesteente.
Toekomst van diep-aardonderzoek
De gegenereerde kaarten tonen