Przewidywanie trzęsień ziemi przed ich wystąpieniem to Święty Graal sejsmologii. Gdybyśmy wiedzieli, gdzie i kiedy nastąpi katastrofa, moglibyśmy ewakuować ludzi, wyłączyć linie gazowe i podbudować infrastrukturę w celu ochrony życia i domów. Niestety, podobnie jak Święty Graal, przepowiednia trzęsień ziemi jest w dużej mierze uważana za mit - znany przez króla sejmologa Charlesa Richtera, człowieka stojącego za skalą Richtera, zwany królestwem „głupców i szarlatanów”.
powiązana zawartość
- Powolne trzęsienia ziemi to coś
Ale teraz nowe badania wskazują, że strefy uskoków przygotowujące się do dudnienia mogą rzeczywiście podlegać fizycznym zmianom, które telegraficznie trzęsą.
Marco Scuderi, doktor habilitowany na Uniwersytecie Sapienza w Rzymie, odkrył, że może wykryć te zmiany, strzelając falami sejsmicznymi za pomocą laboratoryjnego modelu trzęsienia ziemi. W połączeniu z analizami stref uszkodzeń w rzeczywistych warunkach model ten sugeruje, że monitorowanie aktywnych awarii w czasie rzeczywistym może pomóc naukowcom w opracowaniu systemów wczesnego ostrzegania, a może nawet przewidywać niszczycielskie trzęsienia, zanim się zaczną. Scuderi i jego koledzy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Nature Geoscience .
Jean-Paul Ampuero, sejsmolog z California Institute of Technology, który nie był zaangażowany w badanie, nazwał je dokładnym i obiecujące wyniki. „Musimy zbadać wpływ, jaki ma on na naszą zdolność do pomiaru tych prekursorów przed wielkim trzęsieniem ziemi”, mówi.
Scuderi nigdy nie zamierzał przewidywać trzęsień ziemi - i ostrożnie używa słowa „p”, kiedy mówi o swojej pracy. Zamiast tego chciał zrozumieć, czy regularne trzęsienia ziemi powstają w wyniku podobnych procesów, jak ich niedawno odkryte, delikatniejsze odpowiedniki zwane powolnymi trzęsieniami ziemi.
„Nie wiemy, czy szybkie trzęsienia ziemi i powolne trzęsienia ziemi są kuzynami, czy są dalekimi krewnymi, czy też nie są nawet spokrewnione” - wyjaśnia współautor i były absolwent Doradcy Scuderi Chris Marone, geolog z Pensylwanii Uniwersytet stanowy.
Dlatego Scuderi zwrócił się do ogromnej, metalowej maszyny o trzęsieniu ziemi o wielkości Volkswagen Beetle, aby się dowiedzieć. Marone zbudował pierwszą wersję tej maszyny do trzęsień ziemi w Penn State w latach 90., a następnie współpracował ze Scuderi i studiował współautora Cristiano Collettiniego na Uniwersytecie Sapienza w Rzymie, aby zbudować drugą we Włoszech.
„Wygląda na bardzo duży i bardzo skomplikowany” - mówi Scuderi. I tak jest - ale twierdzi, że uzasadnienie jego wewnętrznego działania jest łatwe. „Za pomocą tego urządzenia staramy się po prostu odtworzyć jak najwięcej tego, co dzieje się na Ziemi”.
Wewnątrz metalowego potwora metalowe bloki działają jak przesuwające się obok siebie płyty tektoniczne, a zmielony kwarc zastępuje zmiażdżone skały na granicy faz między płytami. Ponieważ trzęsienia ziemi powstają głęboko w ziemi, a nie na stole laboratoryjnym, badacze mogą regulować poziomą i pionową siłę wywieraną na bloki, aby odtworzyć ciśnienia na różnych głębokościach pod powierzchnią ziemi. Aby zasymulować sztywność lub ściśliwość płyt tektonicznych, mogą one zmienić sztywność sprężyny na tłoku używanym do przepychania bloków obok siebie.
Poprzez poprawienie sztywności sprężyny i nacisku na usterkę Scuderi mógł zmienić, czy płyty skleiły się ze sobą, a następnie gwałtownie się rozdzieliły jak typowe trzęsienie ziemi, czy też z czasem powoli się uwolniły - bardziej jak powolne trzęsienie ziemi. Zdolność stworzenia pełnego spektrum zachowań sejsmicznych w laboratorium po zmianie kilku zmiennych powiedziała mu, że powolne trzęsienia ziemi i szybkie trzęsienia ziemi mogą wynikać z podobnych procesów fizycznych w uskokach tektonicznych.
Co więcej, przed, w trakcie i po „trzęsieniu” wystrzelił fale sejsmiczne w uskok i zmierzył, jak się zmieniają, gdy przez niego przechodzą. Fale sejsmiczne zawsze zwalniały tuż przed pęknięciem usterki - sygnał prekursorowy, który okazał się pojawiać również w świecie rzeczywistym.
W latach 2005–2006 zespół badawczy kierowany przez sejsmologa z Uniwersytetu Rice przeprowadził fale sejsmiczne przez uskok San Andreas z otworu wierconego głęboko pod ziemią. Kiedy zmierzyli prędkości fal podczas podróży przez uskok, naukowcy zdali sobie sprawę, że fale zwolniły przed dwoma różnymi wstrząsami. Inne badania, które mierzyły po prostu szum sejsmiczny otoczenia w obszarach uskoków, wykryły podobne spowolnienia w tym samym czasie co trzęsienia ziemi, ale nie były tak jasne, kiedy dokładnie te spowolnienia miały miejsce.
Wyzwaniem będzie aktywne monitorowanie stref uszkodzeń dla tych sygnałów prekursorowych poza laboratorium. „Znaleźli to w laboratorium na skalę eksperymentów laboratoryjnych” - mówi Ampuero. „Jak skalować to do uskoku o długości 100 kilometrów, gdzie proces przygotowania do trzęsienia ziemi odbywa się na głębokości 10 kilometrów?”
Joan Gomberg, sejsmolog z US Geological Survey, który nie był zaangażowany w te badania, zgadza się, że próba wykrycia tych sygnałów prekursorowych poza laboratorium nie będzie łatwa - ale uważa, że wyniki Scuderiego mogą oznaczać, że warto spróbować. „Jeśli jest to wykonalne, jest bardzo ekscytujące”, mówi. „Sugeruje to, że mogą istnieć sposoby przewidywania dużego trzęsienia ziemi lub niszczycielskiego trzęsienia ziemi”.
