وبلاگ تازه ها
» پیش بینی زمین لرزه واقعیت یا ادعا؟
یک زمین لرزه فاجعه بار در راه است؟ کی؟ کجا؟ چقدر خسارت بار خواهد بود؟ دانشمندان همواره علاقه مند بوده اند که به این سوالات پاسخ دهد اما بیشتر آن ها در برابر زمین لرزه غافلگیر شده اند، زیرا زمین و لرزه های آن غیر قابل پیش بینی است. در واقع چیزی است از نوع آشوب در آشوب که با هم ترکیب شده اند.
زمین شناسان قادرند نقشه هایی از مناطق پر خطر ترسیم کنند که می تواند گسل ها و احتمال زمین لرزه طی دهه های آینده را نشان دهد اما این همان چیزی نیست که زمین لرزه ها را پیش بینی می کند بلکه فقط حاوی توصیه هایی است که به شما می گوید در ساختمان های محکم زندگی کنید و در بین قفسه های شلوغ پر از کتاب قرار نگیرید و باتری وسایل برقی خود را برای مواقع اورژانسی شارژ نگه دارید.
حتی گسل معروف "سن آندریاس" در کالیفرنیا که سبب زمین لرزه ویرانگر سال 1906 در سانفرانسیسکو شد، همچنان به گونه لجوجانه ای معما گونه مانده است. به طوری که احتمال می رود هفته آینده ترک بخورد یا 100 سال آینده!
اما مردم همچنان در تلاشند مستقر تا سر از رمز و راز زلزله درآورند. دانشمندان مستقر در آزمایشگاه ملی "لس آلاموس" در ایالات متحده در دو مقاله ای که اخیرا در ژورنال "علوم زمینی" منتشر شد، خبر از موفقیت هایی دادند که می تواند پیشرفتی در زمینه پیش بینی زلزله باشد. یکی از مقاله ها مربوط به نتایج بررسی های آزمایشگاهی است و دیگری بر علایم ظریف زمین لرزه در مناطق به اصطلاح "فرورانش"، "کاسکادیا" واقع در شمال غربی اقیانوس آرام تمرکز دارد.
در مقاله نخست، دانشمندان بر اساس مطالعات آزمایشگاهی توضیح داده اند گه چگونه با استفاده از مجموعه ای از داده های بزرگ همراه با شکلی از هوش مصنوعی به نام "ماشین یادگیری" سنگ های زیر فشار را در یک آزمایشگاه واقع در ایالت "پن" مورد بررسی قرار دادند. این بررسی ها در واقع نگاه نزدیکی بود به ارتعاشاتی که قبل از شکستن، خبر از یک شکست بزرگ درآن قطعه سنگ می داد.
این مورد وضعیتی مشابه با چیزی است که در طبیعت و در اعماق ژرف مناطق فرورانش همراه با لغزش منظم سنگ ها رخ می دهد و سبب ایجاد ارتعاشات ظریفی می شوند که با استفاده از بعضی ابزارهای بسیار حساس قابل شناسایی هستند.
تحقیقات جدید نشان داد که این لرزش های کوچک فقط سر و صدا ندارند بلکه حامل اطلاعات ارزشمندی درباره زمان وقوع و همچنین شدت و بزرگی لرزش ها در یک زمین لرزه سریع و فاجعه بار هم هستند.
به گفته محققان شکست گسل، در واقع مقدمه ای است بر آبشاری از گسل ها یا شکاف های ریز که سبب تشعشع انرژی پتانسیل کشسانی (elastic energy) به گونه ای می شود که می تواند یک گسل فاجعه بار را نیز پیش بینی کند.
انرژی کشسانی یا الستیک، انرژی پتانسیل مکانیکی است که در ماه یا یک سامانه فیزیکی ذخیره می شود و برابر با کاری است که باید انجام شود تا سبب تغییر حجم یا شکل آن ماده یا سامانه فیزیکی شود. دانش مکانیک جامدات در همین راستا گسترش یافته تا بتواند مکانیک اجسام، مواد سخت و غیر منعطف را پردازش کند و درک درستی از آن به دست آورد.
انرژی پتانسیل کشسانی در به دست آوردن وضعیت تعادل مکانیکی کاربرد دارد. این انرژی در ماده ذخیره می شود یا به بیان دیگر پتانسیل یا نیرویی ذخیره شده و نهفته است و می تواند در صورت تغییر در شرایط، به شکل دیگری از انرژی یعنی انرژی جنبشی تبدیل شود. همین گونه تغییرات در مواد و اجسام زیر زمین، می تواند سبب وقوع زمین لرزه شود.
این در واقع ادعایی جسورانه است که امکان پیش بینی مهمی را بر اساس تحقیق در محیط آزمایشگاه مطرح کرده است اما "پل جانسون" یکی از متخصصان ژئوفیزیک در "آزمایشگاه ملی لس آلاموس" می گوید که گام بعدی آن است که نشان دهیم این سیستم تماما با رخدادهای درون زمین قابل تطبیق و ترجمه است.
مقاله دوم اختصاصا بر اساس جهان واقعی و طبیعی و به طور خاص بر منطقه "کاسادانیا" تمرکز دازد. این منطقه فرورانش، واقع در ساحل شمال کالیفرنیا، اورگن، ایالت واشینگتن و بریتیش کلمبیاست.
"صفحات تکتونیکی" به نام "Juan de Fuca" واقع در آمریکای شمالی در زیر صفحه بسیار بزرگ تری قرار گرفته و تراشه ای در امتداد سطح دریا ایجاد کرده است. در نتیجه مناطق فرورانشی در این ناحیه، سبب تولید قوی ترین زمین لرزه ها روی سیاره می شود که از نظر شدت و خسارت بسیار مخرب تر از زمین لرزه ای است که در یک گسل همانند "سن آندریاس" به وجود آمده است. "کاسکادیا" آخرین بار در 1700 میلادی شاهد تولید سونامی مخربی بود.
صفحات تکنونیک
صفحات زمین ساخت یا صفحات تکتونیک (Plate tectonics) نظریه ای درباره حرکات پوسته سخت و خارجی زمین، یعنی "لیتوسفر" است. بر اساس این نظریه که در نخستین دهه های قرن بیستم مطرح شد، لیتوسفر یا پوسته خارجی سیاره زمین از صفحات تکتونیکی تشکیل می شود که در کل شامل هفت یا هشت صفحه اصلی است که در مواردی خود از تعدادی صفحات کوچک تر ساخته شده اند.
این صفحات تکتونیکی به صورت مداوم در حال حرکتند و بر اثر برخورد در این صفحات پدیده هایی همچون زلزله، آتشفشان ها، کوه ها و گودال ها شکل می گیرند.
زلزله های تکتونیکی
در هر جای زمین که در آن انرژی کشسانی به میزان کافی برای گسترش شکستگی در امتداد صفحه گسل ذخیره شده باشد، زلزله های تکتونیکی هم رخ خواهند داد. در مرز میان صفحه های پوسته زمین که بزرگ ترین صفحه های گسل روی زمین را ایجاد می کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت دارند، به شرطی که هیچ بی نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهایشان که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می شود، وجود نداشته باشد اما مرز میان بیشتر صفحات تکتونیکی دارای این ناهمواری ها هستند و این منجر به رفتاری شبیه به لرزش چوب می شود که به آن "حرکات چوب -لغزشی" (stick-slip behavior) می گویند. هنگامی که مرز بین دو یا چند صفحه تکتونیکی قفل شده باشد، ادامه حرکتی نسبی بین صفحات ناممکن می شود. این وضعیت منجر به افزایش فشار، تنش و در نتیجه افزایش انرژی انباشته شده در توده های نزدیک سطح گسل می شود. این افزایش انرژی همچنان ادامه می یابد تا زمانی که تنش و فشار افزایش یافته به اندازه ای شدید می شود که طریق شکستن ناهمواری ها، ناگهان از بخش قفل شده گسل اجازه لغزش بیاید و انرژی ذخیره شده، آزاد کند. این انرژی به اشکال گوناگونی همانند امواج لرزه ای، تابیده شدن گرمای اصطکاکی به سطح گسل و شکستن سنگ ها، آزاد می شود. این آزادسازی انرژی گاه چنان شدید است که به شکل زلزله یا زمین لرزه تجربه می کنیم.
تخمین زده می شود که فقط 10 درصد کمتر، از کل انرژی زلزله، به صورت انرژی لرزه ای آزاد می شود. بیشترین بخش انرژی زلزله صرف شکستگی سنگ ها یا تبدیل به حرارت تولید شده از اصطکاک می شود.
کشف صدایی متفاوت و مستمر در اعماق زمین
در مقاله جدید محققان قادر به دریافت سیگنال مداومی از لغزش های آرام صفحات در بخش زیرین یا پایه منطقه فرورانشی شده اند که کاملا با صداهای طبیعی دیگر در محیط متفاوت است. دانمشندان می گویند که این "وزوز مستمر" ممکن است کمک کند که دریابیم آیا احتمال دارد که یک لغزش آرام به یک زلزله بزرگ تبدیل شود و اگر احتمال دارد، چگونه چنین چیزی رخ می دهد.
البته این فرضیه تاکنون آزمایش نشده است، زیرا "زمان بازگشت" برای زلزله بسیار قدرتمند (Megathrust یا زمین لرزه های بالاتر از هفت تا 9 ریشتر ناشی از حرکت صفحات تکنوتیک) کاسادانیا در حدود 500 سال است.
بنابراین بسیار دشوار است که بدون وقوع دیگر باره یک رلرله بزرگ دیگر بتوان این فرضیه را به آزمون گذاشت.
زیرا مدت عمر هیچ کسی چنین فرصتی را برای تجربه این رویداد نمی دهد. (هرچند که این رویداد هر لحظه ممکن است اتفاق بیفتد.)
تحقق یک رویا
"سوزان هاف" زمین شناس و از متخصصان زمین لرزه در آمریکا، هرچند در این تحقیقات شرکت نداشته اما تحقیقات جداگانه ای در زمینه پیش بینی زمین لرزه انجام داده، می گوید: "آنچه که محققان برای اثبات این فرضیه نیاز دارند این است که امکان 20 بار گسیختگی وجود داشته باشد تا این فرضیه را آزمایش کنند اما امکان وقوع چنین چیزی وجود ندارد."
او می افزاید: "البته این جهش واقعا بزرگ است که انتشار علایم اکوستیک در آزمایشگاه و لرزش های غیر انفجاری در امتداد بعضی از مناطق فرورانش زمین دیده شده است. شاید رویکردهای ماشین یادگیری در نهایت راهی برای حل مشکل پیش بینی زمین لرزه پیدا کند اما برای قضاوت هنوز زود است و تصور می کنم همچنان به عنوان یک مسئله نیازمند تحقیق باقی بماند."
"کن کریجر" استاد دانشگاه و متخصص علوم زمین و فضا در دانشگاه واشنگتن میز که اخیرا دو مقاله برای ژورنال "علوم زمین" نوشته، معتقد است که جامعه علمی هنوز مسیر درازی در پیش دارد تا قادر به پیش بینی زمین لرزه شود. او می گوید: "البته این جهش بزرگی است که در شرایط کاملا کنترل شده آزمایشگاهی، بررسی هایی درباره زمین لرزه های واقعی انجام شود."
با این حال دانشمندان لس الاموس خوش بین هستند. "کلودیا هولبرت" متخصص ژئوفیزیک در این مرکز علمی که از جمله محققان در این پروژه بوده می گوید:"این تحقیق می تواند نقشه زمین لرزه های خطرناک و مخرب را ارتقا دهد. این یافته ها می تواند زاویه دید بهتری نسبت به حملات احتمالی به ما بدهد."
جانسون از محققان اصلی در این پروژه، اخیرا در کنفرانس ژئوفیزیک آمریکا در واشنگتن اعلام کرده است که این پیشرفت چنان اهمیت دارد که بیش از همیشه امید به امکان تحقق پیش بینی زمین لرزه را ایجاد کرده است.
به گفته او نوعی علایم پنهانی در سر و صداهای مربوط به زمین لرزه وجود دارد و این سلطه بعضی فرضیه های قبلی در علوم زمین شناسی را کاملا زیر و رو می کند. به گفته وی یافته های اخیر چارچوب مسئله را نیز کاملا مشخص و معین کرده است.
