Στις 11 Μαρτίου 2011, σεισμός μεγέθους 9, 0 έπληξε την Ιαπωνία για περίπου έξι λεπτά, προκαλώντας τσουνάμι και πυρηνική καταστροφή που σκότωσε συλλογικά περίπου 20.000 ανθρώπους. Αλλά κάτω από την επιφάνεια, οι τεκτονικές πλάκες από την ανατολική ακτή της Ιαπωνίας άρχισαν σιγά σιγά να μετατοπίζονται πολύ πριν αρχίσει η ανάδευση. Τον Φεβρουάριο του 2011, δύο πιο ήσυχοι σεισμοί άρχισαν σιγά-σιγά να σέρνουν κατά μήκος της Ιαπωνικής τάφρου προς το σημείο όπου ο μαζικός, μεγαλοπρεπής σεισμός θα έσκαπτε ένα μήνα αργότερα.
σχετικό περιεχόμενο
- Η γεωλογία πίσω από την Καταστροφική Καταστροφή της Ιταλίας
- Οι σεισμικές επιβραδύνσεις θα μπορούσαν να προειδοποιήσουν για τους επικείμενους σεισμούς
Αυτοί οι περίεργοι, ήσυχοι σεισμοί ονομάζονται γεγονότα αργής ολίσθησης ή αργούς σεισμούς-ομπρέλες για το φάσμα της υποτονικής κίνησης και της ανάδευσης που συμβαίνει στο όριο μεταξύ των τεκτονικών πλακών. Ανακαλύφθηκαν μόνο τα τελευταία 20 χρόνια, οι αργές σεισμοί εξακολουθούν να είναι ένα σεισμικό γρίφο. Μπορούν να μεταφέρουν τεκτονικές πλάκες τόσο πολύ όσο και περισσότερο από ένα σεισμό μεγέθους 7. Αλλά ενώ ένας κανονικός σεισμός απελευθερώνει ξαφνικά σεισμικά κύματα που μπορούν να ανατρέψουν τα κτίρια, ένας αργός σεισμός διαρκεί ημέρες, μήνες, μερικές φορές ακόμη και χρόνια - και οι άνθρωποι γύρω από το ξενοδοχείο δεν αισθάνονται ποτέ κάτι τέτοιο.
Αυτά τα ανεπαίσθητα ραβδώσεις πιστεύεται ότι προηγήθηκαν μαζικών σεισμών που εξαπέλυσαν την Ιαπωνία, το Μεξικό και τη Χιλή - αλλά δεν γνωρίζουμε αν αργούς σεισμούς πυροδότησαν τις τεράστιες ακρωτηριασμοί ή ακόμα και πώς σχετίζονται με τους ταχύτερους, πιο επικίνδυνους ομολόγους τους. Η αποκωδικοποίηση πότε, πού και γιατί αργή απεργία σεισμών θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις πιο επικίνδυνες ζώνες βλαβών στον πλανήτη μας - και ίσως ακόμη και να μας βοηθήσουν να προβλέψουμε καταστροφικές σεισμούς και τσουνάμι προτού λάβουν το φόρο τους.
"Είναι ένα αληθινό μυστήριο", λέει η Heidi Houston, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ. «Μελετήσαμε τακτικούς σεισμούς εδώ και δεκαετίες και καταλαβαίνουμε κάποια πράγματα γι 'αυτά - και στη συνέχεια η διαδικασία αυτή έρχεται και είναι ίδια σε ορισμένες πτυχές και τόσο πολύ διαφορετική σε κάποιες άλλες πτυχές».
Εγκατάσταση αισθητήρων για την παρακολούθηση των λεπτών κινήσεων της γης. (Ευγενική χάπια Dragert) Πριν από τα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι γεωεπιστήμονες πίστευαν ότι είχαν κατανοήσει πώς το παζλ των τεκτονικών πλακών που καλύπτουν την επιφάνεια της Γης μετακινούνται και ταιριάζουν μεταξύ τους. Υπολόγισαν ότι καθώς μια πλάκα του φλοιού της Γης ολισθαίνει πέρα από την άλλη, οι πλάκες είτε ερπνούνται διαδοχικά παρελθόν είτε κολλάνε, συσσωρεύοντας το άγχος μέχρι να εκτοξευθούν εκρηκτικά σε έναν σεισμό σεισμό που κυματίζει από τη ζώνη βλάβης.
Αλλά ξεκινώντας από τη νέα χιλιετία, μια πληθώρα επιστημονικών δημοσιεύσεων περιγράφει μια νέα τάξη επαναλαμβανόμενων και ευρέως διαδεδομένων αργών σεισμών που παρατηρήθηκαν στις απέναντι άκρες του δακτυλίου του Ειρηνικού.
Η πρώτη αναφορά ενός σαφώς καθορισμένου γεγονότος αργής ολίσθησης προήλθε από τη ζώνη υποδιαστολής του Cascadia, η οποία σχηματίζεται από την πλάκα Juan de Fuca που πιέζει κάτω από την πλάκα της Βόρειας Αμερικής από τη βόρεια Καλιφόρνια στο νησί του Βανκούβερ. Εκεί, οι περιοχές που βρίσκονται περίπου 20 μίλια κάτω από την επιφάνεια μαλακώνουν από τα βάθη και τις υψηλές θερμοκρασίες και ολισθαίνουν ομαλά το ένα μετά το άλλο. Αλλά τα ρηχότερα, εύθραυστα τμήματα των ολισθαίνων τεκτονικών πλακών μπορούν να κολληθούν μεταξύ τους μέχρις ότου η λασπώδης περιοχή καταρρεύσει σε ένα γιγαντιαίο μεγαθήριο. Η Cascadia δεν έχει εξαπολύσει έναν τεράστιο σεισμό από το 1700, αλλά οι φασαρίες στην σεισμική κοινότητα υποδηλώνουν ότι έρχεται το επόμενο μεγάλο.
Το 1999, ο γεωφυσικός Herb Dragert με την Γεωλογική Έρευνα του Καναδά παρατήρησε ότι μερικοί συνεχείς σταθμοί παρακολούθησης GPS στο νότιο βανκούβερ νησί και η ολυμπιακή χερσόνησος συμπεριφέρονται περίεργα. Επτά από αυτούς πήδηξαν περίπου το ένα τέταρτο της ίντσας για αρκετές εβδομάδες προς την αντίθετη κατεύθυνση της κανονικής κίνησης της πλάκας. Αυτό το είδος άλματος προς τα πίσω είναι αυτό που θα περίμενε κανείς να δει σε έναν σεισμό, αλλά δεν υπήρξε ανιχνεύσιμη ανάδευση.
"Ο Χέρμπ ήταν πολύ ανήσυχος στην αρχή - σκέφτηκε ότι κάτι δεν πήγε καλά με τα δεδομένα", λέει ο Kelin Wang, επιστήμονας της Γεωλογικής Επισκόπησης του Καναδά που συνεργάστηκε με τον Dragert και τον γεωεπιστήμονα Thomas James για να αποκωδικοποιήσει αυτό το παζλ. "Προσπάθησε τα πάντα για να αποδείξει ότι ήταν λάθος και όλα απέτυχαν."
Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπήρχε τίποτα κακό με τα δεδομένα. Η ομάδα συνειδητοποίησε σύντομα ότι είδαν την πλάκα της Βόρειας Αμερικής και την πλάκα του Juan de Fuca που γλίστρησε απαλά ως τα μπαλώματα όπου ήταν κολλημένα μαζί. Στα 18 έως 24 μίλια κάτω από την επιφάνεια, αυτά τα κολλημένα έμπλαστρα ήταν πάνω από την περιοχή υψηλής θερμοκρασίας υψηλής πίεσης, όπου οι πλάκες ολισθαίνουν ομαλά, αλλά κάτω από τα κλειδωμένα, σεισμογενή τμήματα της ζώνης υποδιέγερσης. Και αποδεικνύεται ότι η κολλώδης, ενδιάμεση ζώνη γλιστράει σε ένα πρόγραμμα, περίπου κάθε 14 μήνες.
Την ίδια εποχή, σε ολόκληρο τον Ειρηνικό ωκεανό, ένας σεισμολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας για την Επιστήμη της Γης και την Πρόληψη Καταστροφών παρατήρησε δονήσεις χαμηλής συχνότητας που εξαπλώθηκαν περιοδικά από το σεισμόμετρο στο σεισμομετρητή στη ζώνη υποβιβασμού Nankai Trough στη Νοτιοδυτική Ιαπωνία. Ο Kazushige Obara, ο οποίος τώρα βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Ινστιτούτου Έρευνας Σεισμών του Πανεπιστημίου του Τόκιο, παρατηρεί ότι αυτές οι περιπλοκές ξεκίνησαν 21 μίλια κάτω από την επιφάνεια και μπορούσαν να συνεχιστούν για μέρες, μοιάζοντας με τον τρόμο που συνοδεύει τις ηφαιστειακές εκρήξεις - αλλά αυτό δεν ήταν μια ηφαιστειακή περιοχή.
Όταν οι Obara και Dragert συναντήθηκαν σε μια διάσκεψη, συνειδητοποίησαν ότι τα γεγονότα αργής ολίσθησης που ανιχνεύει ο Dragert με GPS και ο μη ηφαιστειακός τρόμος που ο Obara σημείωσε σε σεισμόμετρα θα μπορούσαν να είναι και τα δύο σημάδια του ίδιου τύπου ανεπαίσθητης κίνησης πλάκας στις ζώνες υποπίεσης.
"Μου έπληξε ο παρόμοιος χρόνος της διάρκειας τους, οι ίδιες ευθυγραμμίσεις με την απεργία των αντίστοιχων ζωνών μόλυνσης τους, παρόμοια βάθη εμφάνισης", λέει ο Dragert σε ένα email.
Έτσι, όταν ο Dragert επέστρεψε στον Καναδά, ο συνάδελφός του Garry Rogers, ένας πλέον συνταξιούχος σεισμολόγος που συνεργάστηκε με τον Dragert στην Γεωλογική Έρευνα του Καναδά, κυνηγούσε μέσα από κιβώτια παλαιών σεισμογραμμάτων για να προσπαθήσει να εντοπίσει την αποκαλυπτική κυματομορφή του τρόμου. Το βρήκαν κάθε φορά που οι μονάδες GPS κατέγραψαν ένα γεγονός αργής ολίσθησης.
"Οι τρίχες στέκονταν στο πίσω μέρος του λαιμού μου", λέει ο Ρότζερς. "Αυτή ήταν μια πολύ συναρπαστική μέρα."
Λίγο αργότερα, ο Obara ταιριάζει με μια ολίσθηση στον τρόμο που είδε στην Ιαπωνία. Τώρα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν διαφορετικά είδη αργών σεισμών που μπορούν να συμβούν με ή χωρίς τρόμο, σε διαφορετικά βάθη και για διαφορετικές διάρκειες. Έχουν περάσει ήσυχα μέσα από τις ζώνες υποανάπτυξης από τις ακτές της Αλάσκας, της Κόστα Ρίκα, του Μεξικού, της Νέας Ζηλανδίας και ακόμη και μέσω της κατακόρυφης επιφάνειας του San Andreas Fault, όλα χωρίς ανίχνευση (εκτός αν είστε δορυφόρος ή σεισμομέτρηση).
"Δεν είχαμε καμία ιδέα ότι υπήρχε ολόκληρο αυτό το πλούσιο φάσμα και οικογένεια γεγονότων σφάλματος", λέει η Laura Wallace, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, ο οποίος μελετά αργούς σεισμούς στα ανοικτά των ακτών της Νέας Ζηλανδίας. "Είναι πραγματικά μεταμορφωθεί η κατανόηση μας για το πώς τα σφάλματα συμπεριφέρονται στα όρια πλάκα και πώς η πλάκα κίνηση φιλοξενείται. Είναι μια αρκετά μεγάλη υπόθεση. "
Τη Νέα Ζηλανδία και το θαλασσό. Η τάφρος Hikurangi είναι ακριβώς νότια από το σκούρο μπλε τάφρο (το Kermadec Trench) στην κορυφή-μέση αυτής της εικόνας. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) Ωστόσο, η διερεύνηση αυτού του πλούσιου φάσματος γεγονότων αργής ολίσθησης είναι μια πρόκληση - εν μέρει επειδή είναι τόσο λεπτή και εν μέρει επειδή είναι σε μεγάλο βαθμό απρόσιτες.
"Είναι δύσκολο να δούμε κάτι που είναι βαθιά στη Γη", λέει ο Rogers. Ειδικά αν κάτι είναι επίσης βαθιά κάτω από τη θάλασσα, όπως τα γεγονότα αργής ολίσθησης που μετατοπίζουν το χαντάκι Hikurangi από την ανατολική ακτή του Βόρειου νησιού της Νέας Ζηλανδίας σε μερικά εκατοστά κάθε λίγα χρόνια.
Έτσι, το 2014, ο Wallace έγινε δημιουργικός. Έχει οδηγήσει την ανάπτυξη ενός δικτύου υποβρύχιων μετρητών πίεσης για να ανιχνεύσει οποιαδήποτε κατακόρυφη κίνηση του θαλασσίου ύδατος που μπορεί να σηματοδοτήσει ένα γεγονός αργής ολίσθησης. Η χρονική στιγμή ήταν η σωστή: Τα όργανα μέτρησης της πίεσης ανίχνευσαν το πάτωμα των ωκεανών κάτω από αυτά που έτρεχαν πάνω και κάτω, τα οποία ο Wallace και η ομάδα του υπολόγισαν ότι οι πλάκες είχαν γλίστρησε περίπου 4 έως 8 ίντσες κατά τη διάρκεια των μερικών εβδομάδων. Σε αντίθεση με τα αργά χτυπήματα που εμφανίζονται βαθιά κάτω από την επιφάνεια του Cascadia και της Ιαπωνίας, αυτά τα γλίστρες προήλθαν μόλις 2, 5 έως 4 μίλια κάτω από το δάπεδο της θάλασσας - πράγμα που σημαίνει ότι οι αργές σεισμοί μπορούν να συμβούν σε βάθος και υπό συνθήκες πολύ διαφορετικές από αυτές που ήταν αρχικά ανακαλύφθηκε στο.
Επιπλέον, το τμήμα της τάφρου που τα πιεσόμετρα του Wallace πιάνει ολίσθηση ήταν το ίδιο τμήμα που δημιούργησε δύο τσουνάμι το 1947 που έσπασαν ένα εξοχικό σπίτι, έριξαν δύο άντρες σε έναν εσωτερικό δρόμο και με κάποιο τρόπο δεν σκότωσαν κανέναν.
"Εάν κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ των γεγονότων αργής ολίσθησης και των καταστροφικών σεισμών στις ζώνες υποβιβασμού, τελικά θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα πράγματα με τρόπο πρόβλεψης", λέει.
Πρώτον, πρέπει να βελτιώσουμε την ανίχνευση και την παρακολούθησή τους, κάτι που ακριβώς προσπαθεί να κάνει ο Demian Saffer στο κρατικό πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Τα τελευταία έξι χρόνια συνεργάστηκε με επιστήμονες στην Ιαπωνία και τη Γερμανία για να δημιουργήσει δύο παρατηρητήρια γεώτρησης - βασικά, συλλογές οργάνων που σφραγίστηκαν σε τρύπες βαθιά κάτω από το βυθό της θάλασσας κοντά στο Nankai Trench στη Νοτιοδυτική Ιαπωνία - όπου ο Obara ανακάλυψε για πρώτη φορά τρόμο .
Από αυτά τα παρατηρητήρια γεωτρήσεων καθώς και από τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από ένα δίκτυο θαλάσσιων αισθητήρων, η ομάδα του έχει συλλέξει προκαταρκτικές αποδείξεις για αργές γλίστρες που συμπίπτουν με σμήνη μικρών σεισμών χαμηλής συχνότητας. Ο Saffer υποψιάζεται ότι αυτά τα αργά αργά κομμάτια μπορεί να απελευθερώσουν συσσώρευση πίεσης στο όριο της πλάκας που διαφορετικά θα έσπαζε σε καταστροφικό σεισμό.
Συγκρίνει αυτό το φαινόμενο με έναν ολισθαίνοντα συμπλέκτη που δημιουργεί λίγο άγχος, αλλά στη συνέχεια αποτυγχάνει κάθε λίγους μήνες έως χρόνια. "Αυτό που βλέπουμε είναι πολύ προκαταρκτικό, αλλά βλέπουμε ενδείξεις αρκετά κοινών αργών συμβάντων που φαίνεται να αμβλύνουν το άγχος στο όριο των πλακών, κάτι που είναι δροσερό", λέει. Θα παρουσιάσει αυτά τα αποτελέσματα στην Αμερικανική Γεωφυσική Ένωση συνάντηση το φθινόπωρο.
Οι ερευνητές ανακτούν μια σουίτα υποβρύχιων αισθητήρων που παρακολουθούσαν την αργή ολίσθηση από την ακτή της Νέας Ζηλανδίας. (Ευγένεια Erin Todd στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια-Σάντα Κρουζ) Ο Wallace, ο Saffer και μια μεγάλη διεθνής ομάδα επιστημόνων σχεδιάζουν αυτήν την περίοδο μια αποστολή για το 2018 να τρυπήσει το όριο του Hikurangi για να δημιουργήσει παρόμοια παρατηρητήρια. Και καθώς γυρνάνε τις περιστροφές στην ωκεάνια κρούστα, σκοπεύουν να συλλέξουν δείγματα από τα βράχια που σχηματίζουν τις τεκτονικές πλάκες για να καταλάβουν τι είναι για τα ορυκτά και τα υγρά στη ζώνη επαγωγής που επιτρέπει την αργή ολίσθηση.
"Υπάρχουν πολλές θεωρίες σχετικά με το είδος των φυσικών συνθηκών που μπορεί να οδηγήσουν σε αυτή τη συμπεριφορά αργής ολίσθησης", εξηγεί ο Wallace. Λέει ότι μία από τις πιο δημοφιλείς είναι ότι τα πλεονάζοντα υγρά στη ζώνη βλάβης την αποδυναμώνουν και την επιτρέπουν να γλιστρά πιο εύκολα. «Αλλά δεν το καταλαβαίνουμε ακόμη», προσθέτει.
Πίσω όπου ξεκίνησαν όλα, στη ζώνη υποχωρήσεων Cascadia, η Heidi Houston του πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον εργάζεται επίσης για να κατανοήσει τους βασικούς μηχανισμούς που αποτελούν τη βάση αργών σεισμών. «Τι διαδικασίες τους κρατούν αργούς;» λέει ο Χιούστον. "Αυτό είναι το κεντρικό μυστήριο τους."
Ο Χιούστον πρόσφατα ανακάλυψε ότι, καθώς οι δονήσεις τρέμουν κάτω από τις ζώνες σφαλμάτων, οι δυνάμεις τόσο εξειδικευμένες όσο οι παλίρροιες μπορούν να τις ενισχύσουν. Συνεχίζει να διερευνά πώς το βάθος, η πίεση του υγρού και τα ορυκτά που εναποτίθενται στο όριο μεταξύ των τεκτονικών πλακών αλλάζουν τις ιδιότητες των αργών σεισμών.
Όπως και οι άλλοι σεισμολόγοι, γεωεπιστήμονες και γεωφυσικοί που έχουν βαρύσει προς τους αργούς σεισμούς από τότε που ανακαλύφθηκαν, η συγκίνηση του τι παραμένει άγνωστο παρακινεί το Χιούστον -όπως και η πιθανότητα ότι η κατανόηση των αργών σεισμών θα μπορούσε κάποτε να μας δώσει μια εικόνα για θανάσιμους σεισμούς.
"Έχω το χρόνο της ζωής μου μελετώντας αυτή τη διαδικασία", λέει.
