Опыты по изучению колебаний земной коры проводятся давно, но результаты до сих пор незначительны
Ужасное землетрясение, унесшее в Турции и Сирии десятки тысяч человеческих жизней (по данным на утро пятницы, количество жертв перевалило за 21 тысячу), вызывает много вопросов. Например, о том, почему так трудно предсказать подобные бедствия?
Поверхность Земли состоит из километров твердых пород, разбитых на головоломку из движущихся частей, называемых тектоническими плитами, которые покоятся на море горячей жидкой породы, которая катится по мере остывания, толкая плиты вокруг. Землетрясения и извержения вулканов происходят на поверхности, где они встречаются, рассказывает в своем материале о трудностях предсказания подземных катаклизмов канал «Аль-Джазира».
Технически плиты всегда находятся в движении, но обычно сцеплены друг с другом, создавая напряжение до тех пор, пока что-то под землей не лопнет, освобождая их для скольжения по известным линиям трещиноватой породы, называемым разломами, которые могут простираться на километры. Когда давление внезапно ослабевает и плита перемещается, энергия вырывается в окружающую породу.
Для измерения силы землетрясений ученые используют сейсмографы, которые раньше представляли собой шевелящиеся иглы, регистрирующие сотрясения земли, но теперь все оборудование цифровое. Существует глобальная сеть из них, а также локальные и региональные сети, и большая часть данных с открытым исходным кодом и подключается автоматически. Комбинируя по крайней мере три измерения, системы могут с точностью отобразить местоположение, продолжительность и размер землетрясения. Наконец, существует несколько различных измерений землетрясений, но наиболее широко используемая магнитуда относится к общему размеру, и каждый шаг в 10 раз больше, чем шаг ниже.
В дополнение к сейсмометрам у геологов и сейсмологов есть множество инструментов для сбора данных о движениях земной коры. Датчики, подключенные к GPS, размещаются вблизи сейсмически активных участков для измерения движения на поверхности. Спутниковые фотографии, сделанные до и после события, можно сравнить попиксельно. Спутниковый радар InSAR служит одним из важнейших инструментов для определения изменений земной поверхности: он отражает лучи радиоволн с орбиты над участками Земли, а процесс, называемый интерферометрией, регистрирует изменения высоты поверхности с точностью до миллиметров. Спутник проходит дважды, чтобы увидеть, что изменилось на земле. Методы машинного обучения также в настоящее время опробуются на больших наборах данных, чтобы находить сигналы быстрее, чем это может сделать человек.
Хотя известно, что одни землетрясения вызывают другие землетрясения, вопрос о том, как это происходит, является предметом ожесточенных дискуссий среди ученых. Землетрясения обнажают два парадокса в том, как люди понимают мир природы: они происходят на промежутках времени, превышающих человеческий опыт, и происходят на глубинах, намного превосходящих возможности людей наблюдать непосредственно.
Ученые справляются с этим, создавая модели и вычисляя вероятности. После землетрясения ученые изучают данные, чтобы лучше понять, что может произойти в дальнейшем. «Мы должны приложить стетоскоп к Земле, – рассказывает Гарольд Тобин, профессор наук о Земле в Вашингтонском университете, – чтобы определить, что там происходит внизу».
«Широкая идея о том, что причиной [землетрясений] является накопление напряжения, существует уже давно, – пояснил Тим Райт из британского центра наблюдения и моделирования землетрясений, вулканов и тектоники (COMET), – но только за последние 20 лет у нас появилась возможность технология для измерения этого с использованием спутниковой информации».
Ученых постоянно спрашивают, возможно ли предсказать землетрясение. “Мы и близко не подошли к краткосрочному прогнозу”, – признает Тим Райт. Геологическая служба Соединенных Штатов, которая документирует глобальные сейсмические события, ведет веб-страницу, посвященную развенчанию мифов о предсказаниях.
После сильного землетрясения необходимо собрать и расшифровать огромное количество данных, и некоторые из них сразу же оказываются полезными. ”Мы можем произвести расчеты относительно мест, в которых с большей или меньшей вероятностью произойдут землетрясения в результате другого землетрясения”, – рассказывает Райт.
Ученый ждет данных InSAR с европейского спутника, который впервые пройдет над южной Турцией после серии землетрясений высокой магнитуды, произошедших 6 февраля. Его команда и другие используют эти инструменты для измерения того, как накапливается деформация при известных неисправностях. Они могут со значительной точностью смоделировать общее количество энергии, которое может в конечном итоге высвободиться при землетрясении в определенном районе, и скорость, с которой оно будет высвобождаться.
“Но мы просто не знаем, когда это произойдет, – сказал он. – Мы не знаем, могло ли это быть одно землетрясение магнитудой 8 или десять землетрясений магнитудой 7”.
Как рассказывает «Аль-Джазира», уникальная лаборатория в северной части штата Нью-Йорк имитирует землетрясения круглый год. Лаборатория строительной инженерии и моделирования землетрясений Университета Буффало в Нью-Йорке (SEESL) располагает двумя гигантскими вибростолами размером 7 × 7 метров, каждый из которых оборудован для удержания небольших зданий, фрагментов мостов или других объектов инфраструктуры. Мишель Бруно из SEESL говорит: “Возможно построить сооружения, которые смогут пережить это”, имея в виду землетрясение магнитудой 7,8.
“Вы можете спроектировать конструкцию таким образом, чтобы ущерб был локализован и жильцы могли спастись”, – добавил он, даже для зданий, построенных из железобетона, материала, используемого во всем мире.
Инженеры могут спроектировать точки отказа в конструкции, переместив их подальше от колонн, на которых держится здание, и разместив в менее критичных зонах. Следующим шагом, по словам Бруно, является “идея сейсмостойкости” – здания, которые восстанавливаются. В лаборатории они разрабатывают технологии для конструкций со сменными деталями, которые концентрируют повреждения, ломаются, а затем быстро заменяются, сохраняя функциональность здания или моста.
Джудит Хаббард – приглашенный доцент Корнелльской школы наук о Земле и атмосфере, и она изучает разломы по всему миру. “Цель состоит в том, чтобы выяснить, какие части разлома соскользнули и на сколько”, – сказала она, потому что это поможет смоделировать, может ли произойти срабатывание на другой части разлома, когда напряжение смещается в следующее уязвимое положение.
Для моделирования катаклизма требуется как можно больше информации за как можно более длительный период времени. Сопоставление почв и радиоуглеродное датирование местности относятся к области палеосейсмологии, картографирования древних событий, которые влияют на будущие. Даже химические записи с коралловых рифов на границах плит помогают дополнить историю.
“Что дьявольски сложно, так это то, что время накопления стресса такое длительное – десятилетия, тысячелетия, а выброс землетрясения составляет 30 секунд или одну или две минуты, настолько велика разница между этими временными шкалами, – говорит профессор Гарольд Тобин из Вашингтонского университета. – Кто-то мог бы сказать, что в разломе не было сильного землетрясения за 100 лет. Я, как геолог, сказал бы, что мы знаем, что этот период времени является нормальным. Это не говорит о том, что неисправность просрочена; это говорит о том, что у нее есть условия, подходящие для того, чтобы вызвать землетрясение”.
Источник: www.mk.ru