2300 лет назад полчища мышей, змей и насекомых покинули греческий город Гелика в Коринфском заливе. «В ночь после исхода этих тварей произошло землетрясение, — написал древнеримский писатель Клавдий Элиан. — Город погрузился под воду, затопленный огромной волной, и Гелика перестала существовать».
С тех пор поколения ученых и фольклористов использовали немыслимое количество методов в попытке предсказать землетрясения. Поведение животных, изменения погоды, сейсмограммы — все оказались ненадежны. (См. видео home video footage и the science of earthquakes)
Целью является предсказание землетрясений — так же, как сейчас мы предсказываем погоду. Даже оповещения за несколько минут будет достаточно, чтобы люди отошли от стен или потолков, которые могут обрушиться, или чтобы АЭС и другие важные объекты смогли остановить процессы в преддверии подземных толчков. И если бы точный прогноз можно было сделать за несколько дней, можно было бы спланировать эвакуацию жителей, так же как сейчас это делается перед ураганами.
Вначале ученые обратились к сейсмологии, как к инструменту прогнозирования, надеясь выявить алгоритмы предшествующих явлений, которые могли бы служить признаком приближающегося сдвига земной коры. Однако, никто не может с уверенностью различить волны энергии, которые предвещают сильное землетрясение, и обычные безобидные волнения.
Томас Джордан, глава калифорнийского университета сейсмологии Southern California Earthquake Center, сказал на декабрьском собрании Американского геофизического союза (AGU) в Сан Франциско, что сейсмологи не могут просто сказать «да» или «нет» на вопрос, стоит ли ждать сильного землетрясения.
Так что некоторые ученые обратили внимание на другие сигналы, такие как электрическая энергия, которые могут быть связаны с процессами, происходящими в земной коре перед землетрясением.
Подземные молнииСогласно одной из теорий, незадолго до землетрясения в земной поверхности происходят «странные изменения», провоцирующие сильные электрические выбросы, говорил Том Блейер, инженер по спутниковым коммуникациям и сотрудник проекта QuakeFinder.
«Эти выбросы грандиозны, — заявил Блейер на собрании AGU. — Примерно 100 000 ампер при землетрясении магнитудой 6,0 и порядка миллиона ампер при магнитуде 7,0. Это как молния, только под землей».
Чтобы измерять эти выбросы, Блейер и его команда потратили миллионы долларов на размещение магнитометров вдоль линий геологического разлома в Калифорнии, Перу, Тайване и Греции. Эта аппаратура достаточно чувствительна для того, чтобы зафиксировать магнитные импульсы от электроразрядов на расстоянии до 16 киломметров.
— В обычный день у разлома Сан-Андреас [Калифорния] можно засечь до 10 импульсов за день. Разлом постоянно двигается, изменяется.
По словам Блейера, перед землетрясением фоновый уровень разрядов статического электричества должен резко возрасти. Он утверждает, что именно это он и видел незадолго до шести землетрясений магнитудой 5,0 и 6,0, которые ему удалось пронаблюдать.
«Количество импульсов возрастает до 150–200 в день», — сказал Блейер. Он добавил, что пульсация начинает нарастать примерно за 2 недели до землетрясения и потом резко возвращается к исходному уровню как раз незадолго перед сдвигом. «Именно такой алгоритм мы и искали», — сказал Блейер.
Ложные тревогиНо магнитные импульсы может вызвать целый ряд различных причин, начиная от не связанных с землетрясениями процессов в земной коре, молний, вспышек на Солнце и до электромагнитного воздействия от шоссейного оборудования, газонокосилок и даже мотора трактора с близлежащей фермы. И не только это способно нарушить работу чувствительного оборудования. Блейер вспоминал, как однажды внутрь одного из аппаратов забрались пауки, так что пришлось установить защитные экраны.
Блейер также заметил, что заряженные частицы — ионы, образовавшиеся от разрядов глубоко в земной коре, в результате перемещаются на поверхность. «Так что пришлось добавить датчики положительно и отрицательно заряженных ионов», — сказал он.
Так как дождь тоже может вызвать всплески концентрации ионов, команде Блейера пришлось также добавить датчики влажности, чтобы исключить возможную причину для ложной тревоги.
Еще Блейер заметил, что когда ионы попадают в атмосферу, положительные и отрицательные заряды нейтрализуются. Это вызывает выброс инфракрасного излучения, из-за которого метеоспутники могут ошибочно зафиксировать нагрев поверхности рядом с разломом, тогда как по данным наземных метеостанций этого не происходит. Это можно наблюдать с помощью геостационарных спутников.
— Если наличествуют эти признаки, мы предполагаем, что будет землетрясение магнитудой больше 5,0 примерно через два дня.
Команда Блейера наблюдала пока недостаточное количество землетрясений, чтобы с уверенностью утверждать, будто алгоритм верен для всех землетрясений. «Но этот алгоритм действительно весьма любопытен», — говорит Том Блейер.
Он считает, что у них уже достаточно хороших зацепок для дальнейшей работы. Начиная с января, его команда планирует начать делать прогнозы.«Вместо того, чтобы оглядываться в прошлое, мы намерены заглядывать в будущее», — с оптимизмом сказал Блейер.
Другие ученые делают лабораторные анализы для развития теории магнитного поля. Роберт Далгрен, инженер-электротехник из SETI Institute, потратил 16 месяцев вместе с другими исследователями, пытаясь сжать камни под высоким давлением, чтобы выяснить, производят ли они электроразряды.
Он подтвердил, что сухой камень действительно производит электрический разряд и сигналы напряжения в зависимости от давления. Однако он не зафиксировал разрядов при сжатии камней, намоченных соляным раствором, наподобие найденного на глубине эпицентра землетрясения. Предположительно из-за того, что солевой раствор приводит к короткому замыканию электрического разряда.
Как это повлияет на предсказывание землетрясений? Далгрен не имеет никакого представления. «Я просто делаю исследования», — говорит он. Однако Далгрен заметил, что измеренные в лаборатории сигналы действительно могут создать магнитное поле при определенных условиях.
Это очень кропотливые исследования. «Нужен год чтобы сделать образец пропитанного соляным раствором камня, — сказал Далгрен. — Это как выносить слоненка. Потребуется очень много времени, чтобы получить какие-то результаты».
Успех — нечастый гость в деле предсказания землетрясений.
Отделяя зерна от плевелНесколько лет назад ученые думали, что землетрясения можно предсказать по изменениям в ионосфере — верхнем слое атмосферы на высоте порядка 300 км над поверхностью Земли. Предполагалось, что ионы, образующиеся перед землетрясением, могут вызвать изменения в ионосфере.
Но анализ пяти зарегестрированных перед землетрясениями изменений ионосферы показал, что каждое из них могло быть вызвано иными причинами — в большинстве случаев Солнцем.
«Это воздействие физики космоса, а не землетрясения», — сказал Джереми Томас, специалист по космической плазме из Northwest Research Associates и Digipen Institute of Technology (Редмонд, Вашингтон, США). Томас представил свои исследования на собрании AGU.
Другими словами, изменения в ионосфере могут быть обнаружены на значительном удалении от эпицентра землетрясения.
Эти неудачи вовсе не означают, что предсказание землетрясений всего лишь шарлатанство.
«Это направление очень перспективно», — сказал Майкл Бленпайд, исполнительный директор Национального совета прогнозирования и оценки землетрясений. Ученые этого совета оценивают валидность представленных методов прогнозирования землетрясений и докладывают о результатах Геологической службе США.
«Множество людей работают над этой проблемой, исследуют ее под разными углами, пытаясь отделить зерна от плевел — и найти, есть ли еще что-то, что мы не заметили. Ключом к успеху является то, что проблемой занимаются и высококлассные специалисты, и люди из других профессий, и люди без специального научного образования, но которые тем не менее могут внести свой вклад».
И такое отделение зёрен от плевел и составляет суть науки о предсказании землетрясений.
