Forudsigelse af jordskælv, før de sker, er seismologiens hellige gral. Hvis vi vidste, hvor og hvornår en katastrofal temblor var ved at ramme, kunne vi evakuere mennesker, slukke for gasledninger og køre infrastruktur for at beskytte liv og hjem. Desværre, ligesom den hellige gral, betragtes forudsigelse af jordskælv i vid udstrækning som en myte - berømt kaldet riket "dårer og charlataner" af seismolog Charles Richter, manden bag Richter-skalaen.
Relateret indhold
- Langsomme jordskælv er et ting
Men nu antyder ny forskning, at fejlsoner, der gør sig klar til at rumle, faktisk kan gennemgå fysiske ændringer, der telegrafer et jordskælv.
Marco Scuderi, en postdoktor ved Sapienza Universitet i Rom, opdagede, at han kunne opdage disse ændringer ved at skyde seismiske bølger gennem en jordskælvsmodel i laboratoriet. Sammen med virkelige analyser af fejlsoner antyder denne model, at overvågning af aktive fejl i realtid kan hjælpe forskere med at udvikle tidlige advarselssystemer og måske endda en dag forudse ødelæggende jordskælv, før de er startet. Scuderi og hans kolleger offentliggjorde deres fund i tidsskriftet Nature Geoscience .
Jean-Paul Ampuero, en seismolog ved California Institute of Technology, som ikke var involveret i undersøgelsen, kalder undersøgelsen grundigt og resultaterne lovede. ”Vi er nødt til at undersøge de følger, det har for vores evne til at måle disse forstadier inden et stort jordskælv, ” siger han.
Scuderi forsøgte aldrig at forudsige jordskælv - og han er forsigtig med at bruge "p-ordet", når han taler om sit arbejde. I stedet for ønskede han at forstå, om regelmæssige jordskælv stammer fra lignende processer som deres mere for nylig opdagede, mildere kolleger kendt som langsomme jordskælv.
”Vi ved ikke, om hurtige jordskælv og langsomme jordskælv er fætre, eller om de er fjerne slægtninge, eller om de bare ikke engang er beslægtede, ” forklarer Scuderis medforfatter og tidligere kandidatrådgiver Chris Marone, en geovidenskabsmand i Pennsylvania State University.
Så Scuderi vendte sig mod en massiv jordskælvemaskine i metal, der var på størrelse med en Volkswagen Beetle for at finde ud af. Marone byggede den første version af denne jordskælvemaskine på Penn State i 1990'erne, arbejdede derefter sammen med Scuderi og studerede medforfatter Cristiano Collettini ved Sapienza Universitetet i Rom for at bygge et andet i Italien.
”Det ser meget stort ud og meget kompliceret ud, ” siger Scuderi. Og det er det - men han siger, at begrundelsen bag dens indre funktion er let. "Med denne maskine prøver vi bare at gengive så meget som muligt, hvad der sker inden i Jorden."
Inde i metalbeskyttelsen fungerer metalblokke som tektoniske plader, der glider forbi hinanden, og jordet kvarts står ind for de knuste klipper ved grænsefladen mellem pladerne. Fordi jordskælv stammer dybt i jorden snarere end på en laboratoriebænk, kan forskerne finjustere den horisontale og lodrette kraft, der udøves på klodserne, for at gentage tryk på forskellige dybder under jordoverfladen. Og for at simulere stivheden eller kompressibiliteten af de tektoniske plader, kan de ændre stivheden af fjederen på stemplet, der bruges til at skubbe blokke forbi hinanden.
Ved at finpudse fjedens stivhed og trykket på fejlen, kunne Scuderi ændre, om pladerne sidder sammen, gled voldsomt fra hinanden som et typisk jordskælv, eller om de langsomt frigjorde sig over tid - mere som et langsomt jordskælv. At være i stand til at skabe det fulde spektrum af seismisk adfærd i laboratoriet bare ved at ændre et par variabler fortalte ham, at langsomme jordskælv og hurtige jordskælv kan opstå fra lignende fysiske processer i tektoniske fejl.
Hvad mere var, før, under og efter "jordskælvet", skød han seismiske bølger ind i fejlen og målte, hvordan de ændrede sig, da de passerede gennem det. De seismiske bølger bremsedes altid ned lige før fejlen brast - et forløbsignal, der viser sig at have vist sig også i den virkelige verden.
Mellem 2005 og 2006 skød et forskerteam ledet af en seismolog fra Rice University seismiske bølger gennem San Andreas-fejlen fra et borehul, der var blevet boret dybt under jorden. Da de målte bølgenes hastighed, da de rejste gennem fejlen, indså videnskabsmændene, at bølgerne var langsomme før to forskellige jordskælv. Andre undersøgelser, der simpelthen målte den omgivende seismiske støj i fejlområder opdagede lignende afmatninger omkring samme tid som jordskælv, men var ikke så tydelige på, hvornår nøjagtigt disse afmatninger skete.
Det vil være en udfordring at aktivt overvåge fejlsoner for disse forstadiersignaler uden for laboratoriet. ”De har fundet dette i laboratoriet i omfanget af laboratorieeksperimenter, ” siger Ampuero. ”Hvordan skalerer du det op til en fejl, der er 100 kilometer lang, hvor processen med forberedelse til et jordskælv sker på 10 kilometer dybde?”
Joan Gomberg, en seismolog med den amerikanske geologiske undersøgelse, der ikke var involveret i denne forskning, er enig i, at det ikke vil være let at prøve at registrere disse forstadiersignaler uden for laboratoriet - men mener, at Scuderis resultater kan betyde, at det er værd at prøve. ”Hvis det er muligt, er det superspændende, ” siger hun. ”Det antyder, at der kan være måder at forudse et stort jordskælv eller et ødelæggende jordskælv på undervejs.”
