月誕生以前の物質か？ 地中の奥深くに謎の巨大構造が存在することが判明（米研究）

　地球の地下3000キロの地中、液体の外核と下部マントルとの境界に高密度の物質でできた巨大な構造が存在することが明らかになったそうだ。

　この地球内部に隠されたミステリアスな秘密を発見したのは、元々は銀河を分析するための機械学習アルゴリズムであると、『Science』（6月12日付）に掲載された研究が伝えている。

3000キロの地中に横たわる巨大な超低速度層

この巨大な構造は、南太平洋上に浮かぶマルキーズ諸島やハワイの地下で発見された。

　それは核とマントルの境界部分に横たわる2つの巨大な「超低速度層（ultra low velocity zone/ULVZ）」という密度の高い区域だ。

　ハワイ地下の超低速度層はこれまでも部分的には存在が知られていたもの。今回の調査によって、それが想像よりもずっと大きいことが判明した。またマルキーズ諸島のものは、新しく発見されたものだ。

天文学用の機械学習アルゴリズムで地震波を分析

　メリーランド大学（アメリカ）の地震学者チームが行なった分析では、元々は銀河を分析するために開発された「シーケンサー」という機械学習アルゴリズムが利用されたそうだ。

　1990〜2018年に記録された「地震動記録（サイズモグラム）」をアルゴリズムに入力することで、過去30年の間に太平洋の地下で起きた7000もの地震を分析できるようになったとのこと。

　地震が作り出す地震波は、地球の内部を伝わりながら、そこにある構造によって散乱・歪曲される。そうしたパターンは地震動記録として現れるので、これを分析することで直接は見ることができない地球の奥深くにある構造を探ることができる。

1000キロ以上もある巨大超低速度層

　注目されたのは、核とマントルの下部の境界に沿って伝わる「S波」だ。この波は最初の揺れに続いて生じるゆっくりとした第二波で、はっきりとしたサインを作り出すという特徴がある。

　S波が地下構造に当たると、エコーのような痕跡が生じる。これが示しているのが、核とマントルの境界にある超低速度層だ。

　超低速度層が形成されたプロセスやそれを構成する物質は不明だが、直径が100キロほどあり、そこを通過する波の速度を低下させるくらいの密度の高さがある。

　今回の調査では、ハワイとマルキーズ諸島の地下にあるそれは1000キロ以上にもわたって横たわっていることが明らかになっている。

月が誕生する以前の物質か？

巨大超低速度層が興味深いのは、なにもその大きさのせいばかりではない。それを構成する物質が、じつは地球が月をともなうようになる以前にまでさかのぼれる可能性があることも理由だ。

　月が誕生した原因は、40億年以上前に発生した地球と火星くらいの大きさの天体との衝突であるという説（ジャイアント・インパクト説）が有力視されている。

　新たに発見された巨大な超低速度層には、この衝突が起きる前の時代の物質が溶けて混ざっているかもしれないとのことだ。

正解を教えられないまま正解を探るアルゴリズム

　ちなみに今回使われた機械学習アルゴリズムは、「教師なし学習」という手法で、天文学や地震学をはじめとするさまざまな分野の複雑なデータを処理することができるという。

　教師なし学習は、正解が教えられる「教師あり学習」とは違い、何が正解か教えられることがないままにデータの中から構造やパターンを探し出す手法だ。

　下部マントルのように分からないことだらけのものを調査する場合、そもそも何を探せばいいのかすら分からない。教師なし学習が威力を発揮するのはこのようなときだ。
　

　研究チームは今後、さらにこの新しい分析手法の開発を続ける予定だという。より高い周波数の波を利用すれば、核マントル境界にある謎めいた構造をもっと詳細に解明できるかもしない。また大西洋の地下でも同様の分析を試してみたいとのことだ。

Sequencing seismograms: A panoptic view of scattering in the core-mantle boundary region | Science
https://science.sciencemag.org/content/368/6496/1223

References:vice./ written by hiroching / edited by parumo
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