Po silném zemětřesení o síle 7,7 u pobřeží severovýchodního Japonska tento týden – které vyvolalo varování před tsunami a obavy z většího „megatřesení“ – by nový vědecký objev mohl představovat průlom v našem chápání seismických škod.
Studie publikovaná v časopise Science identifikovala specifickou seismickou signaturu, ke které dochází, když zlom zemětřesení narazí na podzemní bariéru, která v podstatě funguje jako stopka pro pohyb zemské kůry.
Mechanika prasknutí
Abychom tomuto objevu porozuměli, musíme nejprve pochopit, jak zemětřesení funguje. Začíná hluboko pod zemí, když tektonické síly vytvářejí obrovské napětí podél čáry zlomu – trhliny v zemské kůře. Když toto napětí překoná třecí sílu držící kameny pohromadě, chyba se posune. Toto „roztržení“ se rychle šíří podél zlomové linie a uvolňuje energii ve formě seismických vln.
Velikost zemětřesení je určena tím, jak daleko se roztržka rozšíří. Může skončit jedním ze dvou způsobů:
1. Ztráta hybnosti: Roztržení postupně ztrácí energii, jak se přesouvá do oblastí s nižší úrovní stresu.
2. Fyzické bariéry: Trhlina narazí na strukturální překážku pod zemí a způsobí její náhlé zastavení.
“Brzdný” efekt
Výzkumníci Jesse Kearse (Victoria University of Wellington) a Yoshihiro Kaneko (Kyoto University) se zaměřili na druhý scénář. Když rychle se pohybující diskontinuita narazí na bariéru, dojde k jevu zvanému fáze pobytu.
„Když se trhlina pohybuje rychle a narazí na překážku, která ji náhle zastaví, vytvoří rázovou vlnu,“ vysvětluje Jesse Kearse.
Kearse tento pocit přirovnává k náhlému brzdění auta: stejně jako je pasažér vhozen do sedadla, když auto náhle zastaví, země zažije prudký sekundární šok ve směru opačném k původnímu pohybu.
Po analýze dat z 12 největších světových zemětřesení tým úspěšně identifikoval podpis této „fáze stagnace“ u pěti z nich. Zjistili také, že povrchové útvary, jako jsou vrstvy měkčí horniny, mohou tyto rázové vlny zesílit a potenciálně zvýšit intenzitu otřesů pociťovaných lidmi na povrchu.
Proč na tom záleží: Katastrofální kontrolní body
Schopnost identifikovat tyto podzemní bariéry je kritická, protože slouží jako „kontrolní body“ pro seismickou energii.
- Pokud bariéra vydrží: zemětřesení je potlačeno, což má za následek menší událost.
- Pokud praskne prasklina: energie se přenese do dalšího segmentu poruchy, což může vyvolat katastrofické megatřesení.
Identifikací těchto signatur v historických datech mohou vědci začít mapovat podzemní bariéry a vypočítat, kolik energie jsou schopny absorbovat. To umožňuje pokročilejší přístup k analýze rizik, což pomáhá odborníkům předpovídat nejen kde zemětřesení může nastat, ale také to, zda z něj vyroste monstrum, nebo jej zastaví vnitřní struktura Země.
Vyhlídky
I když jsou nálezy významným krokem vpřed, výzkum se v současnosti omezuje na slip-slip zemětřesení (při kterých se horniny pohybují horizontálně). Nedávnou událostí v Japonsku bylo obrácené zemětřesení (kde se kameny pohybují nahoru a dolů), které s sebou nese mnohem vyšší riziko tsunami.
Další výzvou pro seismology je určit, zda se tento „mechanismus zastavení“ vztahuje také na události reverzní poruchy. Pokud ano, vědci budou mít univerzální nástroj pro předpovídání ničivé síly nejnebezpečnějších zemětřesení světa.
Závěr: Identifikací seismické „rázové vlny“ způsobené podzemními bariérami vědci vyvíjejí nový způsob, jak určit hranice zemětřesení. To by mohlo zásadně změnit naši schopnost předvídat, zda otřes zůstane lokální událostí, nebo se rozvine v megatřesení.
