Het voorspellen van aardbevingen voordat ze gebeuren is de Heilige Graal van seismologie. Als we wisten waar en wanneer een catastrofale temblor dreigde te raken, konden we mensen evacueren, gasleidingen afsluiten en infrastructuur aanleggen om levens en huizen te beschermen. Helaas, net als de Heilige Graal, wordt de voorspelling van aardbevingen grotendeels als een mythe beschouwd - door seismoloog Charles Richter, de man achter de schaal van Richter, het rijk van 'dwazen en charlatans' genoemd.
gerelateerde inhoud
- Langzame aardbevingen zijn een ding
Maar nu duiden nieuw onderzoek erop dat foutzones die zich klaarmaken om te rommelen inderdaad fysieke veranderingen kunnen ondergaan die een aardbeving telegraferen.
Marco Scuderi, een postdoctorale fellow aan de Sapienza Universiteit van Rome, ontdekte dat hij deze veranderingen kon detecteren door seismische golven door een aardbevingsmodel in het laboratorium te schieten. In combinatie met real-world analyses van foutzones suggereert dit model dat het monitoren van actieve fouten in realtime wetenschappers zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van vroege waarschuwingssystemen, en misschien zelfs ooit voorspellende verwoestende aardbevingen voorspellen voordat ze zijn begonnen. Scuderi en zijn collega's publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Geoscience .
Jean-Paul Ampuero, een seismoloog aan het California Institute of Technology die niet bij de studie betrokken was, noemde de studie grondig en de resultaten veelbelovend. "We moeten de implicaties onderzoeken die het heeft voor ons vermogen om deze voorlopers te meten vóór een grote aardbeving, " zegt hij.
Scuderi wilde nooit aardbevingen voorspellen - en hij is voorzichtig met het gebruik van het 'p-woord' wanneer hij over zijn werk praat. In plaats daarvan wilde hij begrijpen of regelmatige aardbevingen voortkomen uit soortgelijke processen als hun meer recent ontdekte, zachtere tegenhangers die bekend staan als langzame aardbevingen.
"We weten niet of snelle aardbevingen en langzame aardbevingen neven zijn, of dat ze verre familieleden zijn, of dat ze gewoon niet eens verwant zijn, " verklaart Scuderi's co-auteur en oud-afgestudeerd adviseur Chris Marone, een geoscientist in Pennsylvania Staatsuniversiteit.
Dus ging Scuderi op zoek naar een enorme, metalen aardbevingmachine ter grootte van een Volkswagen Kever. Marone bouwde de eerste versie van deze aardbevingsmachine in Penn State in de jaren 1990, werkte vervolgens samen met Scuderi en studeerde co-auteur Cristiano Collettini aan de Universiteit Sapienza in Rome om een tweede te bouwen in Italië.
"Het ziet er erg groot en erg ingewikkeld uit", zegt Scuderi. En dat is het ook - maar hij zegt dat de reden achter zijn innerlijke werking eenvoudig is. "Met deze machine proberen we gewoon zoveel mogelijk te reproduceren wat er op aarde gebeurt."
Binnen de metalen kolos werken metalen blokken als tektonische platen die langs elkaar glijden en gemalen kwarts staat voor de verpletterde rotsen op het raakvlak tussen de platen. Omdat aardbevingen diep in de aarde ontstaan in plaats van op een laboratoriumtafel, kunnen de onderzoekers de horizontale en verticale kracht op de blokken aanpassen om druk op verschillende diepten onder het aardoppervlak te repliceren. En om de stijfheid of samendrukbaarheid van de tektonische platen te simuleren, kunnen ze de stijfheid van de veer op de plunjer veranderen die wordt gebruikt om de blokken langs elkaar te duwen.
Door de stijfheid van de veer en de druk op de fout aan te passen, kon Scuderi veranderen of de platen aan elkaar plakten en vervolgens gewelddadig uit elkaar gleden als een typische aardbeving, of dat ze zich langzaam in de loop van de tijd bevrijdden - meer als een langzame aardbeving. In staat zijn om het volledige spectrum van seismisch gedrag in het laboratorium te creëren, alleen door een paar variabelen te veranderen, vertelde hem dat langzame aardbevingen en snelle aardbevingen kunnen voortvloeien uit soortgelijke fysieke processen in tektonische fouten.
Bovendien schoot hij vóór, tijdens en na de 'aardbeving' seismische golven in de fout en mat hij hoe ze veranderden toen ze erdoorheen gingen. De seismische golven vertraagden altijd net voordat de storing scheurde - een voorlopersignaal dat ook in de echte wereld bleek te zijn verschenen.
Tussen 2005 en 2006 schoot een onderzoeksteam onder leiding van een seismoloog van Rice University seismische golven door de San Andreas Fault vanuit een boorgat dat diep onder de grond was geboord. Toen ze de snelheden van de golven meten terwijl ze door de fout reisden, realiseerden de wetenschappers zich dat de golven vóór twee verschillende bevingen waren vertraagd. Andere onderzoeken die eenvoudigweg de omgevingsseismische ruis in storingsgebieden hebben gemeten, detecteerden soortgelijke vertragingen rond dezelfde tijd als aardbevingen, maar waren niet zo duidelijk over wanneer precies deze vertragingen plaatsvonden.
Het zal een uitdaging zijn om foutzones voor deze voorlopersignalen actief buiten het laboratorium te bewaken. "Ze hebben dit in het laboratorium gevonden op het niveau van laboratoriumexperimenten, " zegt Ampuero. "Hoe schaal je dat uit tot een fout van 100 kilometer lang, waarbij het voorbereidingsproces voor een aardbeving op 10 kilometer diepte plaatsvindt?"
Joan Gomberg, een seismoloog bij de US Geological Survey die niet betrokken was bij dit onderzoek, is het ermee eens dat het niet gemakkelijk zal zijn om deze voorlopersignalen buiten het laboratorium te detecteren, maar denkt dat de resultaten van Scuderi kunnen betekenen dat het het proberen waard is. "Als het haalbaar is, is het super spannend, " zegt ze. "Het suggereert dat er manieren kunnen zijn om te anticiperen op een grote aardbeving, of een destructieve aardbeving, in de maak."
