Düşündüğümüzde biraz baş döndürücü bir gerçek: Uzayda hem kendi ekseni etrafında dönen hem de Güneş'in etrafında dolanan bir kaya üzerinde hızla ilerliyoruz.
Ve ayaklarımızın yaklaşık 2.900 kilometre (1.800 mil) altında, Dünya'nın katı ama akışkan mantosu, gezegenimizin sıvı dış çekirdeğine geçit veriyor.
Bu katmanlar, ısı tarafından yönlendirilen hareketleriyle yavaşça birbirine karışırken, yaşadığımız ince tabaka olan Dünya'nın kabuğunu itiyor, itiyor ve deforme ediyor.
İnanılmaz bir şekilde, bu dinamik hareket, bu gezegenin çok çeşitli yaşam için harika bir yer olmasının nedenlerinden biri.
Ancak bu hareket aynı zamanda bir tehlike, özellikle de biz insanlar ve beton şehirlerimiz için. Bu nedenle, Dünya'nın iç yapısının nasıl hareket ettiğini anlamak sadece bilimsel bir merak değil; aynı zamanda depremler ve diğer doğal afetlerden daha güvende kalmamıza da yardımcı oluyor.
Ancak, bu aynı depremler jeologlar için de faydalı bir araç haline geliyor. Jeologlar, Dünya'nın içindeki sarsıntılardan elde edilen verileri kullanarak, sondajların asla ulaşamayacağı derinliklerdeki gezegenin içini haritalandırıyorlar.
Journal of Geophysical Research: Solid Earth'te yayınlanan yeni bir çalışmada, Çin Bilimler Akademisi'nden araştırmacılar, otuz buçuk yıl boyunca toplanan 2 milyondan fazla deprem kaydını incelemek için bir makine öğrenmesi programı kullandılar.
Bu inceleme sonucunda, Dünya'nın mantosu ve çekirdeği arasındaki sınırın yakınında beklenmedik, küçük ölçekli yapıları ortaya çıkaran yaklaşık 175.000 adet zayıf sismik sinyal tespit ettiler.
Araştırmacılar, makalelerinde, "Daha önce belgelenmemiş önemli heterojenliklere ev sahipliği yapma olasılığı yüksek altı alan keşfettik. Bu alanlar, Dünya'nın derin iç kısmının gelecekteki keşfi için net öncelikli hedefler sunuyor" diyorlar.
Sonuç, bu derin yapıların kapsamlı bir küresel haritası olarak karşımıza çıkıyor. Bu harita, manto tabanında tespit edilen bazı tuhaf özelliklerin daha önce düşünüldüğünden çok daha geniş olabileceğini gösteriyor.
Çalışma, PKP öncüleri adı verilen özel bir tür sismik dalgaya odaklandı. Bunlar, çok daha güçlü sismik dalgalardan (PKIKP) kısa süre önce gelen zayıf dalgalardır.
Bir deprem meydana geldiğinde, hem daha güçlü hem de daha zayıf dalgalar Dünya'dan geçer. Eğer bu dalgalardan bazıları, çekirdek-manto sınırı yakınındaki malzemede küçük farklılıklarla karşılaşırsa, dağılabilir ve biraz farklı yollar izleyebilirler.
Sıvı dış çekirdeği geçen ancak katı iç çekirdeği geçmeyen dağılmış PKP dalgaları, ana PKIKP sinyalinden önce gelebilir.
Bu nedenle, dalga sürelerini analiz ederek, bu PKP öncüleri gezegenin derinliklerindeki olağandışı yapıları 'gösterebilir'.
Sorun şu ki, bu dalgalar zayıf ve milyonlarca deprem kaydında bunları bulmak devasa bir iş.
Geleneksel olarak, araştırmacılar bu PKP ipuçlarını aramak için sismik kayıtları manuel olarak incelemek zorunda kalıyorlardı. Bu, yavaş ve zahmetli bir çalışmadı. Ayrıca araştırmacılar, bir sinyalin gerçek bir öncü olup olmadığı konusunda her zaman hemfikir olamayabilirler.
Bu nedenle araştırmacılar, ilk taramayı yapmak üzere derin öğrenme sistemini eğittiler. Bu sayede 1990 ile 2024 yılları arasındaki neredeyse 5.000 depreme ait milyonlarca sismik dalga biçimini inceleyebildiler.
Algoritma ilk olarak kayıtları kaliteye göre sıraladı, ardından PKP öncülerinin olup olmadığını belirledi.
Önemlisi, araştırmacılar yapay zeka modelinin hatalarını manuel olarak kontrol edip düzelttiler ve düzeltilmiş örnekleri eğitim süreci sırasında algoritmaya geri beslediler.
Sonuç olarak sistem, 174.929 adet yüksek kaliteli PKP öncü sinyali tespit etti. Bu rakam, önceki tüm çalışmaların toplamından on kat daha fazladır.
Bu gözlemlerdeki devasa artış önemlidir, çünkü manto tabanının önceki haritaları genellikle nispeten izole, rastgele görünen yapılar sergiliyordu.
Genişletilmiş veri setiyle araştırmacılar, bu yamalardan bazılarının aslında çok daha büyük, sürekli kemerlere bağlandığını görebildiler.
Bu yapıların oldukça eski kökenlere sahip olabileceği düşünülüyor.
Araştırmacılar, bazı yapıların subduksiyon (bir tektonik plakanın diğerinin altına dalması) ile Dünya'nın derinliklerine sürüklenen malzemeyle ilişkili olabileceğini öne sürüyorlar.
2023 yılındaki araştırmalara göre, derin mantoda "kıtasal kabuk, tortullar, okyanus kabuğu ve ilkel manto malzemeleri gibi" çeşitli malzemeler bulunuyor.
Hatta Ay'ı oluşturan çarpışmayı gerçekleştirdiği düşünülen cismin kalıntıları bile olabilir.
Çekirdek-manto sınırındaki muazzam basınçlar ve sıcaklıklar altında, bu malzeme kimyasal olarak farklılaşabilir, mineral dönüşümleri geçirebilir veya kısmen eriyebilir, bu da çevredeki mantodan çok farklı fiziksel özelliklere sahip cepler veya yapılar oluşturabilir.
Bulgularını temkinli bir şekilde yorumlayan araştırmacılar, tespit ettikleri küçük ölçekli yapıların, çoklu bölüm subduksiyon kalıntıları, lokalize kısmi erime, mineral geçişleri ve büyük düşük-kesme-hız-ilgi alanları olarak bilinen bilinen 'dev yumrularla' etkileşimlerin bir kombinasyonuyla şekillenen "termokimyasal yığınlar" olabileceği sonucuna varıyorlar.
Bu yapılar, mantonun nasıl hareket ettiğini ve sıcak magmanın bir yanardağın altında veya derin bir okyanus sırtı boyunca nasıl yükseldiğini etkileyebilir (çünkü farklı kayalar farklı sıcaklıklarda ısınır). Ve bu da bir patlamanın meydana gelip gelmeyeceğini veya ne kadar şiddetli olacağını belirleyebilir; bu da bize faydalı bilgilerdir.
Hatta tektonik plakaların nasıl oluştuğu ve Dünya'nın manyetik alanındaki dengesizlikler gibi bilimsel merak uyandıran konular hakkında daha fazla bilgi bile verebilirler.
Yeni harita, PKP öncü çalışmaları tarafından yetersiz örneklenmiş ve şimdi daha yakın inceleme için umut verici hedefler olarak görünen altı bölgeyi vurguluyor. Bunlar arasında Avrasya'nın yüksek enlemleri, Orta Asya ve Güney Atlantik altındaki bölgeler yer alıyor.
Araştırmacılar, bu bölgelerin artık birden fazla sismik dalga türü kullanılarak daha yüksek çözünürlüklü gelecekteki çalışmalar için öncelikli olması gerektiğini söylüyorlar.
Ekip, "Katalog genişlemeye devam ettikçe, yüksek çözünürlüklü uzamsal-zamansal kapsamı, en alt mantonun ince ölçekli yapı modellerinin iyileştirilmesini ilerletecek ve Dünya'nın derin iç kısmının jeodinamik durumunu derinleştirmek için giderek daha zengin kısıtlamalar sunacaktır" sonucuna varıyor.
Çalışma, Journal of Geophysical Research: Solid Earth'te yayınlanmıştır.
