KI findet in Erdbeben-Daten bisher unbekannte Strukturen der Erde

Ein KI-System hat in jahrzehntelang gesammelten Daten über Erdbeben bislang übersehene Strukturen an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern entdeckt. Dabei konnten Forscher nun mehrere bisher unbekannte Formationen ausfindig machen.

5000 Erdbeben untersucht

Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften analysierten mit einem Deep-Learning-Verfahren mehr als zwei Millionen seismische Wellenformen von rund 5000 Erdbeben der Stärke 6 oder höher. Dabei identifizierte die Software etwa 174.929 schwache seismische Signale, das sind mehr als zehnmal so viele wie in allen bisherigen Katalogen zusammen.

Die Untersuchung, die Ende August 2026 im Journal of Geophysical Research: Solid Earth veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf sogenannte PKP-Vorläufer. Dabei handelt es sich um sehr schwache Signale, die entstehen, wenn sich Erdbebenwellen an Unregelmäßigkeiten nahe der Grenze zwischen dem festen Erdmantel und dem flüssigen äußeren Erdkern streuen. Diese sogenannte Kern-Mantel-Grenze liegt rund 2900 Kilometer unter der Erdoberfläche. Die Signale treffen kurz vor einer stärkeren Hauptwelle an Messstationen ein und können leicht im seismischen Rauschen untergehen.


Die Forscher trainierten ihr System zunächst mit von Menschen ausgewerteten Beispielen. Anschließend durchsuchte das System die historischen Messdaten und wurde mithilfe weiterer menschlicher Überprüfungen schrittweise verbessert. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler auch Regionen untersuchen, für die bislang nur wenige oder gar keine entsprechenden Daten ausgewertet worden waren.

Besonders ins Auge stachen dabei sechs Bereiche, die bislang nicht dokumentiert worden waren. Die Forscher bezeichneten sie als B1 bis B6. Sie liegen unter anderem unter Eurasien, Zentralasien und dem Südatlantik. Während frühere Untersuchungen einzelne Anomalien gefunden hatten, deutet die umfangreichere Datensammlung auf größere, teilweise gürtelförmige Zonen hin.

Herkunft unklar

Was genau diese Strukturen verursacht, ist noch offen. Denkbar sind unter anderem Reste alter Erdplatten, die durch die Plattentektonik tief in den Mantel gelangt sind, oder Bereiche mit teilweise aufgeschmolzenem Gestein. Auch die chemische Zusammensetzung und die Temperatur könnten sich dort deutlich vom umliegenden Mantel unterscheiden.

Vereinzelt wird zudem spekuliert, dass solche Regionen Material des hypothetischen Protoplaneten Theia enthalten könnten, der vor Milliarden Jahren mit der jungen Erde kollidiert sein und dabei die Entstehung des Mondes ausgelöst haben soll. Dafür liefert die aktuelle Studie allerdings keinen Beleg. Die seismischen Daten zeigen Unterschiede im tiefen Erdinneren, verraten aber nicht deren Ursprung.

Die Forscher sehen in ihrem Verfahren vor allem ein neues Werkzeug für die Erforschung des Erdinneren. Der wachsende Katalog könnte künftig detailliertere Modelle des tiefsten Erdmantels ermöglichen und langfristig auch bei der Untersuchung anderer Himmelskörper eingesetzt werden, sofern dort ausreichend seismische Messdaten zur Verfügung stehen.


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