Forscher finden unbekannte Zonen 2900 km tief im Erdinneren
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Verborgene Welt in 2900 Kilometern Tiefe: Sechs rätselhafte Strukturen im Erdinneren gefunden
Von: Tanja Banner
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Mithilfe von KI entdecken Forschende sechs unbekannte Strukturen tief in der Erde. Ihre genaue Beschaffenheit bleibt rätselhaft.
Frankfurt – Etwa 2.900 Kilometer unter unseren Füßen, dort, wo der zähflüssige Erdmantel auf den flüssigen Erdkern trifft, hat ein Forschungsteam sechs mysteriöse Strukturen entdeckt, die der Wissenschaft bisher vollkommen unbekannt waren. Die Entdeckung gelang einem Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften – mithilfe künstlicher Intelligenz, die Millionen von Erdbeben-Aufzeichnungen durchforstete.
„Wir haben sechs Gebiete entdeckt, die wahrscheinlich bedeutende Heterogenitäten beherbergen, die nie zuvor dokumentiert wurden“, schreibt das Forschungsteam um den Geophysiker Yurui Guan in seiner Studie im Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Diese Zonen bieten „klare Prioritätsziele für die zukünftige Erforschung des tiefen Erdinneren“.
Seismische Wellen lassen Forschende tief ins Erdinnere blicken
Wenn ein Erdbeben die Erde erschüttert, rasen seismische Wellen durch den Planeten – manche durch den Erdmantel, andere durch den Kern. Treffen diese Wellen auf ungewöhnliche Strukturen nahe der Kern-Mantel-Grenze, werden sie gestreut und nehmen leicht veränderte Wege. Diese schwachen, abgelenkten Wellen – sogenannte PKP-Vorläufer (P-Welle im Mantel, Kern-Durchquerung, P-Welle beim Austritt) – erreichen Messstationen an der Oberfläche kurz vor den stärkeren Hauptwellen und verraten so verborgene Zonen tief im Erdinneren.
Das Problem: PKP-Vorläufer sind extrem schwach. Sie in Millionen von Erdbeben-Aufzeichnungen zu finden, war bisher mühsame Handarbeit – langsam, fehleranfällig und begrenzt. Das chinesische Team trainierte einen Deep-Learning-Algorithmus, der mehr als zwei Millionen Erdbeben-Aufzeichnungen aus dreieinhalb Jahrzehnten (1990–2024) durchsuchte. Das System sortierte die Daten nach Qualität, filterte mutmaßliche PKP-Vorläufer aus dem Datenrauschen heraus – und wurde dabei kontinuierlich von den Forschenden korrigiert und verbessert.
KI erweitert den Datensatz der Geologie – und gibt Hinweise auf Anomalien im Erdinneren
Das Ergebnis: 174.929 hochwertige PKP-Vorläufersignale – mehr als zehnmal so viele wie in allen bisherigen Studien zusammen. Diese enorme Zunahme an Beobachtungen ist wichtig, denn frühere Karten zeigten nur isolierte, zufällig wirkende Strukturen. Der erweiterte Datensatz deutet darauf hin, dass manche dieser Flecken mit viel größeren Gürteln zusammenhängen könnten. Da Bohrungen in 2.900 Kilometer Tiefe unmöglich sind, basieren alle Erkenntnisse auf einem seismischen „Ultraschallbild“: Die KI-Modelle fotografieren die Strukturen nicht direkt, sondern berechnen deren Wahrscheinlichkeit aus Echosignalen.
Wie diese Anomalien physikalisch exakt beschaffen sind, bleibt Gegenstand von Hypothesen. Die Forscher vermuten vorsichtig „thermochemische Haufen“, geformt durch eine Kombination aus versunkenen Plattenresten, lokaler Teilschmelze, Mineralumwandlungen und Wechselwirkungen mit bekannten „Riesenblasen“ – den sogenannten Large Low-Shear-Velocity Provinces. Diese verborgenen Strukturen beeinflussen, wie sich der Mantel bewegt, wie heiß Magma unter Vulkanen wird – und damit auch, ob und wie heftig Eruptionen ausfallen. Sie könnten zudem Aufschluss geben über die Entstehung der Plattentektonik und Ungleichgewichte im Erdmagnetfeld.