在你腳下約2900公里處，固體但黏滯的地幔過渡為液態外核。這些圈層在熱量驅動下緩慢運動，推擠並變形著我們居住的薄薄地殼。這種運動是地球能容納多樣生命的原因之一，也可能帶來地震等災害，因此弄清地球內部如何運動，不只是滿足好奇心，也關係到防災。
地震本身也是地質學家的工具，地震波穿行地球內部，帶回的信息能描繪比鑽探深遠得多的內部結構。中國科學院的研究人員在《地球物理學研究雜誌：固體地球》(Journal of Geophysical Research: Solid Earth)上發表新研究，用機器學習程序篩選了三十五年間收集的200多萬條地震記錄，找出近17.5萬個微弱信號，揭示出地幔與地核邊界附近意料之外的小尺度結構。
核心線索是一種叫PKP前驅波的微弱地震波。地震發生時，較強的PKIKP波和較弱的波都在地球內部穿行；如果部分波在地幔-核邊界附近遇到物質的微小差異，會被散射到略微不同的路徑上。這些散射波穿過液態外核但不穿過固態內核，早於主信號到達。分析到達時間的差異，就能"照出"地球深處的異常結構。難點在於這些信號太微弱，過去只能靠人工在海量記錄里逐條辨認，費時費力，而且研究人員對某個信號算不算真正的前驅波還可能意見不一。
研究團隊訓練深度學習系統做初篩，檢查1990年至2024年間近5000次地震的數百萬條波形。算法先按質量給記錄分類，再判斷其中有無PKP前驅波；研究人員隨後人工核對並糾正AI的錯誤，把糾正後的樣本回填訓練。最終系統識別出174929個高質量信號，是以往所有研究總和的十倍以上。
觀測量的暴增改變了圖景。早先的地幔底部地圖上，異常結構往往顯得孤立而隨機；數據集擴大後，研究人員看到其中一些斑塊實際連接成大得多的連續帶。研究還標出6個此前從未被記錄、採樣不足的區域，位於高緯度歐亞大陸（如西伯利亞）、中亞內陸、南大西洋海床下方、西太平洋（馬里亞納海溝附近）、中美洲與加勒比海、以及印度洋南部的萬米地下深處，如今被列為優先目標，等著用多種地震波做更高解析度的研究。
這些結構從哪裡來？研究人員謹慎地推斷，它們可能是"熱化學堆"，由多期俯衝板片的殘餘、局部發生的部分熔融和礦物相變共同塑造，還牽涉與大型低剪切波速省這類"巨型斑塊"的相互作用。俯衝作用會把物質拖入地球深處；2023年的研究顯示，深地幔里存在大陸地殼、沉積物、大洋地殼和原始地幔物質等多種材料，甚至可能有當年撞擊地球的天體殘餘。在地幔-核邊界的巨大壓力和溫度下，這些物質可能發生化學分異、礦物轉變或部分熔融，形成物理性質與周圍地幔大不相同的囊狀結構。
這些結構也有實際影響。它們影響地幔如何運動，也影響火山下方或深海洋脊沿線岩漿的溫度，因為不同岩石受熱的溫度不同，這關係到噴發是否會發生、有多猛烈。它們還可能幫助解答構造板塊如何形成、地球磁場為何失衡等科學問題。研究團隊在論文結語中說，隨著信號目錄繼續擴充，其高解析度的時空覆蓋將推進最下地幔精細結構模型的完善，為理解地球深部動力學狀態提供越來越豐富的約束。