Если бы фильм начинался с того, что ученые обнаруживают сотни землетрясений глубоко под Антарктидой — в месте, где с геологической точки зрения их вроде бы не должно быть, — зритель, возможно, ждал бы появления инопланетян, древних чудовищ или чего-то столь же драматичного.
Но это не фантастика. Команда исследователей из США и Испании выявила под Антарктидой более 500 глубоких землетрясений и теперь пытается объяснить их так, чтобы это соответствовало данным.
Обычно землетрясения связаны с границами тектонических плит, где возникает трение. Но этот регион не находится на такой границе.
Здесь, по словам ученых, сейсмическая активность возникает иначе: более мягкая и теплая порода снизу нагревает и изгибает жесткую хрупкую кору. Исследование показывает, что такие внутриплитные землетрясения действительно происходят под Антарктидой. Это похоже на другие загадочные всплески сейсмической активности, которые наблюдали в Афганистане, Марокко и Румынии.
Авторы работы отмечают, что внутриплитные землетрясения — то есть события внутри тектонических плит, далеко от активных краев — плохо вписываются в классическое представление о тектонике плит. Согласно этому представлению, внутри плит должно быть мало деформации.
Еще сложнее объяснить землетрясения на промежуточной глубине — глубже 70 километров. В верхней мантии при высоких температурах и давлении породы обычно не должны разрушаться хрупким образом.
Чтобы найти эти события, команда собрала данные с 49 сейсмических станций в Восточной Антарктиде. Затем исследователи использовали метод глубокого обучения, чтобы искусственный интеллект помог отделить землетрясения от общего фонового шума.
Ученые анализировали первичные волны, или p-волны, которые проходят через любые материалы, и вторичные волны, или s-волны, которые проходят только через твердые, а не расплавленные породы. Так можно обнаружить события, связанные с разрушением породы, и определить, где они происходят.
В итоге исследователи нашли 510 землетрясений на промежуточной глубине. Все они были сосредоточены под ледником Дэвида на глубинах примерно от 100 до 150 километров.
По магнитуде эти толчки были небольшими: от 1,6 до 3,5.
По словам авторов, они использовали автоматический пакет для обнаружения землетрясений на основе глубокого обучения, дополненный transfer learning — методом, при котором уже обученные модели применяют для решения новых, но похожих задач.
Это исследование добавляет новые данные к другим работам, которые показывают: Антарктида с точки зрения сейсмики не такая тихая, как считалось раньше.
Но главный вопрос остается: что именно вызывает эти землетрясения?
Хотя район не находится на границе тектонических плит, он расположен рядом с литосферной границей. Там сходятся два массива пород с разной плотностью: толстая и холодная плита Восточной Антарктиды и более тонкая и горячая плита Западной Антарктиды.
Исследователи предполагают, что такое соединение делает структуру пород в этом месте уязвимой. Если добавить к этому давление горячей мантии снизу и холодного ледника сверху, можно получить условия, которые объясняют возникновение землетрясений.
Иными словами, дело, скорее всего, не в инопланетянах и не в древних чудовищах.
Эти результаты помогают геологам лучше понять, какие силы действуют глубоко под землей вдали от границ тектонических плит. Они также показывают, что землетрясения могут возникать разными способами — даже в местах, где их долго было трудно заметить.
Но загадки остаются. Процессы изгиба могут объяснить, почему землетрясения происходят так глубоко, но не объясняют, почему они сосредоточены именно под ледником Дэвида. Похожие литосферные границы есть и в других местах вдоль Трансантарктических гор, значит, должны существовать и другие местные факторы.
Авторы работы считают, что методы глубокого обучения и современные способы сбора данных можно использовать и в других регионах мира. Это может помочь найти другие скрытые внутриплитные землетрясения на промежуточной глубине, которые до сих пор оставались незамеченными.
По мере улучшения технологий обнаружения такие события могут оказаться гораздо более распространенными, чем считалось раньше.
Исследование опубликовано в журнале Science.
