आपके पैरों से लगभग 1,800 मील नीचे पृथ्वी का मेंटल तरल बाहरी कोर से मिलता है। यह संपर्क कोई चिकनी जोड़-रेखा नहीं है। यह एक भू-दृश्य है। दशकों से भूकंपविज्ञानी जानते हैं कि मेंटल का आधार उबड़-खाबड़ है और वहां असामान्य पदार्थ के ऐसे क्षेत्र हैं जो गुजरती हुई भूकंपीय तरंगों को बिखेरते हैं। इन क्षेत्रों का मानचित्र बनाना हमेशा मंद संकेतों और असमान कवरेज से जूझने जैसा रहा है। चीनी विज्ञान अकादमी के शोधकर्ताओं का एक नया प्रयास डीप-लर्निंग प्रणाली, पुराने सिस्मोग्रामों के विशाल संग्रह और काफी मानवीय जांच-सफाई का इस्तेमाल करके यह तर्क देता है कि ये उभार पहले के कैटलॉग से अधिक जुड़े हुए और अधिक संख्या में हैं।
यह अध्ययन Journal of Geophysical Research: Solid Earth में प्रकाशित हुआ है। इसका दावा यह नहीं है कि ग्रह के भीतर अचानक नए अंग उग आए हैं। दावा यह है कि ये अंग हमेशा से वहां थे और भूकंप रिकॉर्ड में फुसफुसाहट सुनने के लिए प्रशिक्षित मशीन अब उन्हें बिखरे द्वीपों के बजाय पट्टियों के रूप में चित्रित कर सकती है। इन विशेषताओं में से छह, उन क्षेत्रों में जहां पुराने नेटवर्क ने बहुत कम नमूने लिए थे, अब प्रमुख छिपी हुई विषमताओं जैसे दिखते हैं। यदि यह व्याख्या सही ठहरती है, तो ये महज छोटी-मोटी बातें नहीं हैं। गहरी संरचनाएं मेंटल प्रवाह, मैग्मा, ज्वालामुखियों और यहां तक कि चुंबकीय क्षेत्र की दिशा तय कर सकती हैं।
पथरीली दुनिया का तल
मानव समय-मान पर मेंटल ठोस है, लेकिन भूगर्भीय समय-मान पर बहता रहता है। इसके नीचे का बाहरी कोर तरल धातु है। इनके बीच की सीमा ग्रह की सबसे चरम सीमाओं में से एक है: धातु के विरुद्ध चट्टान, तरल के विरुद्ध ठोस, घनत्व और रसायन में अचानक बदलाव, और ऐसी गर्मी जो किसी भट्ठी से संबंधित लगती है। लगभग 1,800 मील नीचे यह इंटरफेस वह स्थान है जहां नीचे उतरती प्लेटें रुक सकती हैं, कोर से आने वाली गर्मी जमा हो सकती है और प्राचीन पदार्थ बहुत लंबे समय तक टिके रह सकते हैं।
मंद तरंगें मानचित्र कैसे बनती हैं
भूकंपविज्ञान से इस दुनिया को देखा जाता है। भूकंप ग्रह को हिला देते हैं। तरंगें चट्टान और धातु से होकर दौड़ती हैं। सतह पर मौजूद स्टेशन इन कंपनों को रिकॉर्ड करते हैं। इन कंपनों के यात्रा-समय और आयाम ग्रह के भीतर की जानकारी को कूटबद्ध करते हैं। कुछ तरंगें कोर के भीतर से गुजरती हैं। कुछ सीमा को छूते हुए चलती हैं। कुछ तरंगें, जिन पर यह शोधपत्र केंद्रित है, कोर-मेंटल सीमा के पास मौजूद उभारों से बिखरती हैं और अधिक शक्तिशाली तरंगों से ठीक पहले पहुंचती हैं। इन शुरुआती आगमन को PKP पूर्ववर्ती संकेत कहा जाता है। ये मंद होते हैं। इन्हें पहचानना आसान नहीं होता। लेकिन यदि आप इनमें से पर्याप्त संकेत इकट्ठे कर सकें, तो ये एक मानचित्र बन जाते हैं।
समस्या हमेशा कैटलॉग के आकार की रही है। कुछ क्षेत्रों में कुछ पूर्ववर्ती संकेत अलग-अलग धब्बों जैसे दिख सकते हैं, क्योंकि कमरे में रोशनी उतनी ही है। अधिक रोशनियां जलाएं और धब्बे आपस में जुड़ सकते हैं। यही वह दांव है जिसके पीछे 1990 से 2024 तक के 20 लाख से अधिक भूकंप रिकॉर्ड पर मॉडल को प्रशिक्षित किया गया।
पहले मॉडल, फिर लाल पेन वाला इंसान
चीनी विज्ञान अकादमी की टीम ने उस संग्रह पर एक डीप-लर्निंग प्रणाली को प्रशिक्षित किया और फिर मॉडल की गलतियों को हाथ से सुधारा। यह दूसरा कदम कोई हाशिये की टिप्पणी नहीं है। भूकंपविज्ञान के मशीन-लर्निंग शोधपत्र अक्सर नेटवर्क को एक स्वायत्त श्रोता के रूप में प्रस्तुत करते हैं। यह अध्ययन नेटवर्क को पहली जांच मानता है। मॉडल सुझाव देता है। अंतिम निर्णय अभी भी लोग लेते हैं।
कैटलॉग की हाथ से जांच क्यों जरूरी थी
यह कार्यप्रवाह संकेत की प्रकृति से मेल खाता है। PKP पूर्ववर्ती संकेत तेज, साफ चोटियों जैसे नहीं होते। वे बहुत थोड़ी ऊर्जा होते हैं, जो कोर-मेंटल सीमा के पास मौजूद विषमताओं से बिखरकर मुख्य PKP आगमन से थोड़ा पहले दिखाई देते हैं। पूरे संग्रह को देख चुके वर्गीकरण मॉडल उन उम्मीदवारों को चिह्नित कर सकते हैं जिन्हें थका हुआ विश्लेषक छोड़ सकता है। लेकिन वही मॉडल शोर, प्रसंस्करण-कलाकृतियों और मिलते-जुलते संकेतों को भी चिह्नित कर सकता है। हाथ से सुधार करने पर कैटलॉग मॉडल के मूड की सूची भर नहीं रह जाता।
इस प्रयास से प्राप्त संख्या समस्या का पैमाना बदल देती है। प्रणाली ने 174,929 मंद PKP पूर्ववर्ती संकेत निकाले — अब तक के सभी पुराने कैटलॉग से दस गुना से भी अधिक। परिमाण में एक छलांग पूर्णता में मामूली सुधार नहीं होती। यह एक रेखाचित्र और एक सर्वेक्षण के बीच का अंतर है। इतने बिखरे हुए आगमन के साथ मानचित्र को हर गुच्छे को अकेला द्वीप मानने की मजबूरी नहीं रहती, केवल इसलिए कि अगला स्टेशन बहुत दूर था।
अलग-अलग धब्बों से पट्टियों तक
नया मानचित्र दिखाता है कि कभी अलग-थलग माने गए धब्बे वास्तव में बड़ी पट्टियों से जुड़े हैं। यही इस खोज का भूगर्भीय लाभ है। मेंटल के आधार पर मौजूद विषमता का वर्णन वर्षों से अलग-अलग ढेरों, अति-निम्न वेग क्षेत्रों और बिखरे हुए बिखेरकों के रूप में किया जाता रहा है। इनमें से कुछ विवरण शुरू से ही रिज़ॉल्यूशन की कलाकृतियां होने वाले थे। यदि आपका कैटलॉग छोटा है, तो हर चीज अलग-थलग दिखती है।
पट्टियां संगठन का संकेत देती हैं। कोर-मेंटल सीमा पर पदार्थ बेतरतीब ढंग से बिखरा हुआ नहीं है। कम से कम कुछ स्थानों पर यह लंबी संरचनाओं में व्यवस्थित है। लंबा आकार किसी प्रक्रिया की मांग करता है: ढेरों को खींचता हुआ प्रवाह, किसी अग्रभाग के साथ बिछी हुई प्लेटें या मेंटल परिसंचरण से कतर दिए गए रासायनिक क्षेत्र। अवलोकन संबंधी बात कहने के लिए शोधपत्र को किसी एक रचनाकार का चुनाव करने की जरूरत नहीं है। मुख्य बात जुड़ाव है। कैटलॉग का आकार दस गुना बढ़ने पर जो चीजें पहले बिंदुओं जैसी दिखती थीं, वे रेखाओं जैसी दिख सकती हैं।
पट्टियां बिंदुओं से अधिक महत्वपूर्ण क्यों हैं
जुड़ाव यह भी बदल देता है कि ये विशेषताएं गहरे पृथ्वी-तंत्र के बाकी हिस्सों के साथ कैसे परस्पर क्रिया कर सकती हैं। एक अलग-थलग धब्बा स्थानीय विचित्रता है। एक पट्टी प्रवाह के लिए सीमा-शर्त है। लंबी दूरी तक फैली, तरल से सटी और उच्च-विरोध वाली संरचनाएं मेंटल की धाराओं को उसी तरह मोड़ सकती हैं जैसे समुद्र के भीतर की पर्वतमाला समुद्री जल को मोड़ती है। वे गर्मी को केंद्रित भी कर सकती हैं।
छह क्षेत्र जो पहले छाया में थे
सबसे उल्लेखनीय नई विशेषताएं केवल ज्ञात ढेरों के बड़े रूप नहीं हैं। कम नमूना लिए गए छह क्षेत्रों, जिन्हें B1 से B6 तक नाम दिया गया है, जिनमें उच्च-अक्षांशीय यूरेशिया, मध्य एशिया और दक्षिण अटलांटिक शामिल हैं, अब प्रमुख छिपी हुई विषमताओं जैसे दिखते हैं। वैश्विक भूकंपविज्ञान में कम नमूना लेना सबसे बड़ी समस्या है। भूकंप समान रूप से वितरित नहीं हैं। स्टेशन भी समान रूप से वितरित नहीं हैं। महासागर गलत तरीके से शांत हैं। ध्रुवीय मार्ग असुविधाजनक हैं। कोर-मेंटल सीमा के विशाल हिस्सों पर उपयोगी किरणों की केवल बहुत पतली रोशनी पड़ी है।
B1 से B6 उन छह धुंधले कमरों के लिए टीम के नाम हैं, जिनमें रोशनी जलने के बाद कुछ दिखाई दिया। उच्च-अक्षांशीय यूरेशिया, मध्य एशिया और दक्षिण अटलांटिक को इस समूह के सदस्यों के रूप में स्पष्ट रूप से नामित किया गया है। गहरी पृथ्वी में ये ही एकमात्र दिलचस्प स्थान नहीं हैं, लेकिन यह कैटलॉग पहली बार इन्हें “हमारे पास पर्याप्त किरणें नहीं थीं” से उठाकर “वहां नीचे कुछ बड़ा है” की श्रेणी में लाता है। इन्हें प्रमुख छिपी हुई विषमताएं कहना आयाम और विस्तार के बारे में दावा है, यह नहीं कि किसी ने उन्हें छू लिया है।
उन कमरों के नाम जो पहले अंधेरे थे
B1 से B6 तक का लेबल इस बात का भी संकेत है कि यह क्षेत्र अभी नामकरण और मानचित्रण के चरण में है। ये अभी किसी नामित पर्वतमाला जैसी सर्वपरिचित संरचनाएं नहीं हैं। ये कैटलॉग की वस्तुएं हैं। यदि बाद के अध्ययन अन्य तरंग-प्रकारों, अन्य आवृत्तियों और अन्य प्रतिलोमन विधियों से इनकी पुष्टि करते हैं, तो ये नाम टिक सकते हैं या कोर-मेंटल सीमा के व्यापक भूगोल में समा सकते हैं। फिलहाल ये शोधपत्र का यह कहने का तरीका हैं: यहां, यहां और यहां देखिए, जहां पहले के मानचित्र शांत थे।
ये ढेर किस चीज के हो सकते हैं
टीम का मानना है कि ये ताप-रासायनिक ढेर हो सकते हैं। यह एक संक्षिप्त पद है, जिसके पीछे उत्पत्ति की जटिल संभावनाओं की सूची छिपी है। शोधपत्र की अपनी सूची पर ध्यान देना उचित है: पहले सबडक्ट हो चुकी प्लेटों के अवशेष, आंशिक पिघलाव, खनिज संक्रमण या चंद्रमा बनाने वाली वस्तु के अवशेष, जो विशाल निम्न-शीयर-वेग वाले गुच्छों के साथ परस्पर क्रिया कर रहे हैं।
पहले सबडक्ट हो चुकी प्लेटों के अवशेष सबसे परिचित संभावना हैं। महासागरीय प्लेटें गर्तों पर मेंटल में धंसती हैं। उस ठंडी, रासायनिक रूप से अलग चट्टान का कुछ हिस्सा मेंटल के आधार तक पहुंचकर रुक सकता है और ऐसे ढेर बना सकता है जो आसपास की चट्टान से तापमान और संरचना में अब भी अलग हों। ये ढेर तरंगों को बिखेरेंगे। वे अपने आसपास से अधिक घने या कम घने भी हो सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करेगा कि वे कितना गर्म हो चुके हैं और अब उनमें कौन से खनिज मौजूद हैं।
आंशिक पिघलाव एक अलग प्रकार की विषमता है। मेंटल के सबसे गर्म और सबसे निचले हिस्से में जमा थोड़ी-सी तरल मात्रा भूकंपीय वेग को तेजी से घटा सकती है और ऊर्जा को बिखेर सकती है। खनिज संक्रमण — कोर-मेंटल दबावों के तहत क्रिस्टल संरचना में होने वाले बदलाव — बिना किसी तरल के भी ऐसा कर सकते हैं, यदि नया खनिज-संयोजन पुराने की तुलना में धीमा या तेज हो। इनमें से हर संभावना एक ताप-रासायनिक कहानी है। तापमान और रसायन आपस में गुंथे हुए हैं। जो ढेर अधिक गर्म भी है और रासायनिक रूप से अलग भी, उसे केवल एक पहचान चुनने की जरूरत नहीं है।
प्लेटें, पिघलाव, खनिज या बची हुई दुनिया
सूची में सबसे प्राचीन संभावना है चंद्रमा बनाने वाली वस्तु के अवशेष। मानक विशाल-टक्कर कथा के अनुसार एक बड़ी वस्तु ने प्रारंभिक पृथ्वी से टक्कर मारी और वह पदार्थ अंतरिक्ष में उछला जिससे चंद्रमा बना। कुछ मॉडल इस संभावना की अनुमति देते हैं कि उस टक्करकारी वस्तु के अवशेष, या टक्कर से बने मैग्मा महासागर के अवशेष, मेंटल के आधार तक डूबकर वहां टिके रह सकते हैं। यदि वह अवशेष अब भी मौजूद है, तो वह ग्रह के सबसे पुराने रासायनिक क्षेत्रों में से एक होगा, जो कोर-मेंटल सीमा पर ऐसे दाग की तरह बैठा होगा जो कभी धुला ही नहीं।
वे ढेर, उनकी संरचना चाहे जो हो, अलग-थलग मौजूद नहीं माने जाते। वे विशाल निम्न-शीयर-वेग वाले गुच्छों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। वे गुच्छे — गहरे मेंटल के विशाल, धीमे क्षेत्र जिन्हें टोमोग्राफी से पहले ही जाना जा चुका है — गहरी पृथ्वी के भूभौतिकी का एक केंद्रीय तथ्य हैं। ढेर और गुच्छे मिलकर भूकंपीय वेग के ऊंचे-नीचे क्षेत्रों वाला आधारभूत भू-दृश्य बनाते हैं। नए पट्टे और B1 से B6 तक के क्षेत्र उस भू-दृश्य की अतिरिक्त स्थलाकृति हैं।
1,800 मील नीचे का उभार सतह पर क्यों मायने रखता है
यह पूछना उचित है कि जो व्यक्ति सिस्मोग्रामों का प्रतिलोमन नहीं करता, उसे इसकी चिंता क्यों करनी चाहिए। टीम का उत्तर सौंदर्यपरक नहीं, कारणात्मक है। ये गहरी संरचनाएं मेंटल प्रवाह, मैग्मा, ज्वालामुखियों और यहां तक कि चुंबकीय क्षेत्र की दिशा तय कर सकती हैं।
मेंटल प्रवाह वह धीमा संवहन है जो प्लेटों को चलाता है, प्लूमों को ऊपर उठाता है और आंतरिक भाग को मिलाता है। आधार पर मौजूद ताप-रासायनिक ढेर एक अवरोध और ऊष्मा इंजन दोनों होता है। प्रवाह को उसके चारों ओर या उसके ऊपर से गुजरना पड़ता है। कोर से आने वाली गर्मी को उसके भीतर से या उसके आसपास से निकलना पड़ता है। भूगर्भीय समय में यह दिशा-निर्धारण तय कर सकता है कि ऊपर उठने वाली धाराएं कहां बनेंगी। ऊपरी मेंटल तक पहुंचने वाली धाराएं मैग्मा को पोषित करती हैं। मैग्मा ज्वालामुखियों को पोषित करता है। इस अर्थ में छिपी हुई आधारभूत पट्टियों का मानचित्र इस बात का संभावित मानचित्र है कि ज्वालामुखीयता ग्रह पर बेतरतीब ढंग से क्यों नहीं फैली है।
गर्मी, प्लूम और डायनेमो
चुंबकीय क्षेत्र की कहानी कोर की है, लेकिन मेंटल की भी उसमें भूमिका है। तरल बाहरी कोर का डायनेमो इस बात के प्रति संवेदनशील है कि कोर से गर्मी कैसे बाहर निकलती है। यदि कोर-मेंटल सीमा कम-चालक ढेरों और गर्मी बाहर निकलने वाली खिड़कियों का पैबंददार क्षेत्र है, तो ऊष्मा प्रवाह का पैटर्न कोर के संवहन को व्यवस्थित कर सकता है। व्यवस्थित कोर संवहन चुंबकीय क्षेत्र को व्यवस्थित कर सकता है, जिसमें उसके भटकने और उलटने का तरीका भी शामिल है। शोधपत्र यह दावा नहीं करता कि B1 से B6 ध्रुवों को उलट देते हैं। दावा यह है कि प्रमुख छिपी हुई विषमताओं को डायनेमो की तापीय सीमा-शर्त को आकार देने वाली संभावित चीजों की सूची में शामिल किया जाना चाहिए।
यह सब एक माप से आगे निकलता है। वह माप है 174,929 PKP पूर्ववर्ती संकेत, जिन्हें 1990 से 2024 तक के 20 लाख से अधिक भूकंप रिकॉर्ड से इकट्ठा किया गया, जब डीप-लर्निंग प्रणाली ने संभावित संकेत सुझाए और लोगों ने उसकी गलतियों को सुधारा। महत्वपूर्ण तरंगें वे हैं जो कोर-मेंटल सीमा के पास मौजूद उभारों से बिखरती हैं और अधिक शक्तिशाली तरंगों से ठीक पहले पहुंचती हैं। इन तरंगों से समर्थित मानचित्र दिखाता है कि अलग-अलग धब्बे बड़ी पट्टियों में जुड़ रहे हैं और कम नमूना लिए गए छह क्षेत्र — जिनमें उच्च-अक्षांशीय यूरेशिया, मध्य एशिया और दक्षिण अटलांटिक शामिल हैं — प्रमुख छिपी हुई विशेषताओं के रूप में सामने आ रहे हैं।
कैटलॉग अंतिम शब्द नहीं है
भूकंपीय मानचित्र तर्क होते हैं। वे इस बात पर निर्भर करते हैं कि आप कौन से चरण चुनते हैं, पहचान को कैसे परिभाषित करते हैं, बिखेरक का स्थान कैसे निर्धारित करते हैं और असमान कवरेज के बीच सीमाएं कैसे खींचते हैं। कैटलॉग के आकार में दस गुना वृद्धि एक शक्तिशाली तर्क है, तस्वीर नहीं। अन्य समूह अलग-अलग उपकरणों से B1 से B6 तक के क्षेत्रों को देखने का प्रयास करेंगे। उच्च आवृत्ति पर कुछ पट्टियां फिर से खंडित हो सकती हैं। कुछ ताप-रासायनिक व्याख्याएं सरल तापीय व्याख्याओं से हार सकती हैं, या इसका उलटा हो सकता है।
जो बात नहीं बदलेगी, वह रहस्य का स्थान है। लगभग 1,800 मील नीचे मेंटल तरल बाहरी कोर से मिलता है। यह इंटरफेस उबड़-खाबड़ है। उभार तरंगों को बिखेरते हैं। लंबे समय तक इन बिखरी हुई फुसफुसाहटों का कैटलॉग इतना छोटा था कि द्वीपों और द्वीपसमूहों के बीच अंतर नहीं किया जा सकता था। भूकंप रिकॉर्ड की एक पूरी पीढ़ी पर डीप-लर्निंग की गई जांच, जिसे हाथ से परखा गया, ने कैटलॉग को इतना बड़ा बना दिया है कि अब पट्टियों को प्राथमिकता दी जा सके और ग्रह के कम रोशन आधार में छह छिपी संरचनाओं को नाम दिया जा सके। वे प्लेटें हों, पिघलाव, खनिज बदलाव या चंद्रमा बनाने वाली वस्तु के अवशेष, वे विशाल निम्न-शीयर-वेग वाले गुच्छों के साथ एक संवाद में मौजूद हैं और उस धीमी मशीनरी की दिशा तय करने की स्थिति में हैं जो कोर को ज्वालामुखियों और चुंबकीय क्षेत्र से जोड़ती है। यही वह बात है जिसे Journal of Geophysical Research: Solid Earth का शोधपत्र सामने रखता है: नई पृथ्वी नहीं, बल्कि अधिक स्पष्ट पृथ्वी।