جاذبه زمین، به بازی زمین لرزه ها وارد می شود!

زیست بوم: زمین لرزه آثار مخربی بر روی زمین برجای می گذارد. با پیشرفت تکنولوژی، ابتدا نظر بر آن بود که تعداد زلزله ها طی سالیان متمادی افزایش پیدا کرده است، اما این به دلیل بهبود روش های اندازه گیری بود، نه افزایش تعداد زلزله ها.

حتی اگر ثبت و شناسایی زمین لرزه های بیشتر را ناشی از روش های اندازه گیری بدانیم، جالب است بدانید فعالیت های انسانی نیز باعث وقوع زلزله می شوند. در مطالعه ای که مجله تحقیقاتی زلزله شناسی اخیرا منتشر کرده است، 730 محل شناسایی شده است که در آن، طی 150 سال گذشته عامل انسانی سبب وقوع زلزله شده است. چه فعالیت های انسانی باعث وقوع زلزله می شوند؟ سدسازی، ساختمان سازی های عظیم، استخراج از معادن نفت و زغال سنگ و حفاری و تزریق مایع به داخل چاه.

اما چاره چیست؟ چگونه باید از وقوع زلزله های مکرر و عظیم آگاه شد؟ دانشمندان در دانشگاه دیدروت پاریس و موسسات تحقیقاتی CRNS و IPGP به این سوال پاسخ می دهند:

بعد از هر زلزله ، بلافاصله اختلالی در میدان جاذبه زمین به وجود می آید. اما نکته جالب توجه این است که این اختلال قبل از امواج لرزه ای می تواند ثبت شوند. در نتیجه محققان در تلاش هستند تا این سیگنال های ضعیف را مشاهده کنند و منشا ایجاد آنها را مشاهده کنند. با توجه به حساسیت سیگنال ها به بزرگی زلزله، این سیگنال ها می توانند نقش مهمی در شناسایی زودهنگام وقوع زلزله های بزرگ داشته باشند. با توجه به شدت و اثرات مخرب زلزله های شدید، دانشمندان بر آن شدند تا راهی در جهت پیش بینی زلزله های شدید پیدا کنند.

در مطالعه ای که اخیرا در مجله ساینس در اول دسامبر 2017 منتشر شد، تیمی متشکل از دانشگاه دیدروت پاریس و موسسات تحقیقاتی CNRS و IPGP، موفق به مشاهده این سگنال های ضعیف ناشی از نیروی جاذبه و منشا پیدایش آنها شدند. از آنجایی که این سیگنال ها به بزرگی زلزله حساس هستند، می توانند نقش مهمی در تشخیص زودهنگام یک زلزله بزرگ داشته باشند. اینکار در نتیجه تعاملی است که بین زلزله شناسان و فیزیکدانها در حال شکل گیری است.  زلزله شناسان تلاش می کنند زمین لرزه ها را بهتر درک کنند و فیزیکدانها در حال توسعه روش های اندازه گیری دقیق جاذبه زمین با توجه به تشخیص امواج گرانشی هستند.

 زمین لرزه ها، تعادل و آرامش نیروها بر روی زمین را به طرز عجیبی به هم می زنند و باعث انتشار امواج لرزه ای می شوند که می توانند عواقب ویرانگری در پی داشته باشند. اما این امواج گرانشی مشابه، میدان مغناطیسی زمین را هم مختل می کنند که باعث انتشار سیگنال های مختلفی می شود. این امر با توجه به سرعت سنجی سریع لرزش ها جالب است، چون با سرعت نور حرکت می کند، برخلاف امواج لرزه ای که با سرعتی بین 3 تا 10 کیلومتر در ثانیه پخش می شوند. 

بنابراین لرزه نگارها در ایستگاه های 1000 کیلومتری مرکز زلزله بصورت بالقوه، می توانند این سیگنال ها را دو دقیقه زودتر از رسیدن امواج لرزه ای تشخیص دهند. کاری که در این مقاله ارائه شده است، چند دقیقه ارزشمندی را نشان می دهد که به کمک نجات جان انسان ها می آید.  در ادامه تحقیقی است که در سال 2016 انجام شده و اولین بار این سیگنال ها را معرفی کرده و منجر به افزایش فهم این ماجرا شده است.

ابتدا دانشمندان این سیگنال ها را بر روی داده های ده دستگاه لرزه نگار که در فاصله 500 تا 3000 کیلومتری از مرکز زمین لرزه ژاپن در سال 2011 (9.1 ریشتر) قرار دارند، مورد بررسی و مشاهده قرار دادند. محققان در طی مشاهدات خود به این نتیجه رسیدند که این سیگنال ها در نتیجه دو اثر ایجاد می شوند. اولی تغییرات گرانشی است که در محل لرزه نگارها اتفاق می افتد، این امر باعث تغییر تعادل جرم دستگاه شد. اثر دوم که غیرمستقیم است، ناشی از تغییرات گرانشی در همه جای زمین است، که توان نیروها را مختل می کند و موج لرزه ای جدیدی ایجاد می کند که به لرزه نگار خواهد رسید. 

با توجه به این دو اثر، محققان نشان دادند این گرانش مربوط به سیگنال ها، به مقدار زلزله حساس است، در نتیجه آنرا به نماینده خوبی برای اندازه گیری سریع میزان بزرگی زلزله های قوی تبدیل کرده است. چالش پیشرو این است که بتوان از این سیگنال ها برای پیش بینی مقادیر زلزله کمتر از 8 و 8.5  ریشتر استفاده کرد، زیرا  کمتر از این آستانه، سیگنال نسبت به صدای لرزه ای که به طور طبیعی از راه زمین منتشر می شود، بسیار ضعیف است، در نتیجه جداسازی آن از این صداها، پیچیده و دشوار است. اما فناوری های متعددی برای شناسایی امواج گرانشی در حال توسعه هستند که راه مهمی در تشخیص این سیگنال های ارزشمند را پیش روی محققان می گذارند.

 متن کامل این مقاله را می تواندی در نشریه ساینس مشاهده کنید. 

مترجم: منصوره محمدی

منیع: سایت ساینس دیلی