Раскрыта странная загадка землетрясения в Тохоку
Открытие, связанное с влиянием глубинных сейсмических волн на территорию Японии
В марте 2011 года землетрясение магнитудой 9 произошло у северо-восточного побережья острова Хонсю в Японии. Мощные толчки продолжались около шести минут и вызвали огромное цунами, унесшее жизни более 18 000 человек.
Однако спустя 15 минут после основного сейсмического удара произошло нечто странное. Исследовательница Суньён Пак, доцент кафедры геофизических наук Чикагского университета, изучала GPS-данные землетрясения в Тохоку и заметила восточное ступенчатое смещение земной поверхности на расстояние до 6 миллиметров по всей Японии.
«Мы были сильно озадачены, потому что обычно такие сигналы смещения наблюдаются в момент землетрясения, но не было известного землетрясения, которое бы соответствовало этому времени», — рассказала Пак изданию Gizmodo. Также необычным было то, что смещение произошло равномерно по всей стране и затронуло несколько границ плит.
В исследовании, опубликованном в журнале Science, Пак и её коллеги предложили возможное объяснение происходящего. Их данные показывают, что землетрясение в Тохоку создало огромную сейсмическую волну, которая прошла глубоко под землёй, отразилась от ядра Земли и вернулась на поверхность спустя 13 минут после удара, вызвав смещение страны на восток к Японскому жёлобу. Это первое известное наблюдение сейсмического события, вызванного волной такого типа.
Разгадка сейсмического смещения
Когда происходят землетрясения, они создают сейсмические волны, распространяющиеся во все стороны от эпицентра. Основные колебания земли вызываются поверхностными волнами, но землетрясения также производят ScS волны, которые проходят под землёй, отражаются от ядра Земли и возвращаются на поверхность.
Поскольку ScS волны проникают глубже в недра Земли, они теряют энергию. Это может объяснять, почему раньше исследователи не замечали подобных сигналов — обычно эти волны затухают прежде, чем достигнут поверхности, объяснила Пак. Однако землетрясение в Тохоку было настолько мощным, что его ScS волна смогла преодолеть путь длиной 5800 километров до ядра Земли и обратно. Вернувшись, она, видимо, сохранила достаточную энергию, чтобы повторно активировать границу тектонической плиты и вызвать восточное смещение.
Пак и её коллеги также рассматривали возможность того, что смещение могло быть вызвано непосредственно основным ударом. Например, землетрясение могло продолжать освобождать энергию дольше, чем предполагалось, или вызвать подводный оползень. Тем не менее, эти предположения объясняют движение на восток лишь вблизи эпицентра, но не по всей Японии. Более того, ScS волна была чётко зафиксирована на станциях по всей Японии, а затем произошло восточное смещение.
Новый риск землетрясений
Эти открытия изменили представление о рисках крупных землетрясений. Даже после прекращения тряски, ScS волны могут вернуться на поверхность и спровоцировать дополнительные сейсмические события, потенциально начиная регулярные афтершоки или новые разломы в других местах, объяснила Пак.
«Это то, о чём мы не знали ранее», — отметила она.
Измерение эффекта ScS волн по всей Японии уже свидетельствует о том, что эти волны могут иметь широкое воздействие, но исследование было ограничено из-за недостатка данных от GPS-станций за пределами страны. Возможно, восточное смещение простиралось дальше, чем считалось, добавила Пак. Её и коллег также интересует, случались ли подобные события в других зонах субдукции, например, в разломе Сан-Андреас в западной части США, но доступность данных также может ограничивать такие исследования.
Невозможно точно предсказать, когда произойдёт следующее крупное землетрясение, но углублённое понимание их процессов и опасностей может улучшить готовность к ним. Ещё спустя годы сейсмологи продолжают извлекать уроки из землетрясения в Тохоку. Их открытия могут помочь предотвратить аналогичные трагедии в Японии и других сейсмически активных районах.
