Глубоко под Антарктидой зафиксированы сотни загадочных землетрясений

Фото из открытых источников

Группа ученых из США и Испании выявила более 500 глубинных землетрясений под континентом и пытается найти объяснения, соответствующие этим данным. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

В этом регионе отсутствуют границы тектонических плит, которые обычно являются причиной трения, вызывающего землетрясения. Вместо этого, такая глубинная сейсмическая активность происходит, когда более мягкие и теплые породы нагревают и деформируют жесткую, хрупкую земную кору снизу.

Тем не менее, это исследование показывает, что эти внутриплитные землетрясения действительно происходят под Антарктидой, что совпадает с другими загадочными вспышками сейсмической активности в таких местах, как Афганистан, Марокко и Румыния.

«Внутриплитные землетрясения (события, происходящие внутри плит, вдали от активных границ) ставят под сомнение традиционную парадигму тектоники плит, которая предполагает, что внутренние области плит должны испытывать незначительную деформацию», — пишут исследователи. «Землетрясения на промежуточных глубинах (IDE, >70 км) в пределах внутриплитных зон объяснить еще сложнее, поскольку условия высоких температур и давления в верхней мантии не способствуют хрупкому разрушению».

Команда собрала данные с 49 сейсмических станций мониторинга в Восточной Антарктиде, а затем использовала метод глубокого обучения на основе искусственного интеллекта, чтобы проанализировать их и выявить землетрясения среди общего шума.

Анализируя более быстрые первичные волны (p-волны), распространяющиеся через любой материал, и более медленные вторичные волны (s-волны), распространяющиеся только через твердую, а не расплавленную породу, можно обнаружить события разрушения горных пород и точно определить их местоположение.

Таким образом, исследователи обнаружили в общей сложности 510 IDE (индексов IDE), расположенных под ледником Дэвида на глубине от 100 до 150 километров (от 62 до 93 миль).

Локальные магнитуды этих землетрясений составляли от 1,6 до 3,5 — относительно небольшие по меркам землетрясений.

«Мы выявили и охарактеризовали внутриплитные IDE под Восточной Антарктидой, используя автоматизированный пакет для обнаружения землетрясений на основе глубокого обучения, дополненный трансферным обучением — методом, который использует ранее обученные модели для более эффективного решения новых, связанных задач», — пишут исследователи.

Это дополняет другие исследования, показывающие, что Антарктида с сейсмологической точки зрения не так уж и спокойна, как считалось ранее.

Но тогда возникает следующий вопрос: что является причиной этих землетрясений?

Хотя этот район не находится на границе тектонических плит, он расположен вблизи литосферной границы, где сходятся две плиты горных пород с разной плотностью. В частности, речь идет о толстой, холодной Восточно-Антарктической плите и более тонкой, более горячей Западно-Антарктической плите.

Исследователи предполагают, что это сближение делает структуру горных пород уязвимой в данном месте. В сочетании со напряжением, создаваемым горячей мантией, поднимающейся вверх, и холодным ледником, давящим вниз, это может объяснить землетрясения.

«Это создает крутой градиент прочности литосферы, и было высказано предположение, что концентрация напряжений вдоль таких границ может привести к внутриплитной сейсмичности на краю более прочного литосферного блока», — объясняют исследователи.

Иными словами: это, вероятно, не инопланетяне и не древние монстры.

Эти результаты позволяют геологам лучше понять процессы сжатия и растяжения, происходящие глубоко под землей и вдали от границ тектонических плит.

Они также подчеркивают множество различных способов, которыми могут быть вызваны землетрясения – даже в неожиданных местах, в результате процессов, которые до недавнего времени было трудно обнаружить.

Некоторые загадки остаются: процессы «изгиба» объясняют, почему землетрясения происходят на такой большой глубине, но не объясняют, почему они сосредоточены только под ледником Дэвида. Аналогичные литосферные границы простираются и в других местах вдоль Трансантарктических гор, что предполагает участие и других локальных факторов.

Исследовательская группа предполагает, что использование методов глубокого обучения на основе искусственного интеллекта и современных методов сбора данных, применяемых в данном случае, может быть использовано и в других странах мира для обнаружения других внутрипластинчатых дефектов, которые до сих пор оставались скрытыми.

«По мере совершенствования возможностей обнаружения и точной настройки алгоритмов глубокого обучения для поиска скрытых сигналов, подобные события могут оказаться более распространенными, чем считается в настоящее время», — пишут исследователи.