Nye tidlige signaler til kvantificering af størrelsen af ​​stærke jordskælv

Efter et jordskælv, der er en øjeblikkelig gravitationsforstyrrelse, der kunne registreres før de seismiske bølger, som seismologer kan detektere. I en undersøgelse offentliggjort i Videnskab den 1. december, 2017, et team bestående af forskere fra CNRS, IPGP, Université Paris Diderot og Caltech har formået at observere disse svage signaler relateret til tyngdekraften og at forstå, hvor de kommer fra. Fordi de er følsomme over for omfanget af jordskælv, disse signaler kan spille en vigtig rolle i den tidlige identifikation af forekomsten af ​​et større jordskælv.

Dette arbejde kom ud af samspillet mellem seismologer, der ønskede at forstå jordskælv bedre, og fysikere, der udviklede fine gravitationsmålinger med henblik på at detektere gravitationsbølger. Jordskælv ændrer brutalt ligevægten af ​​kræfter på Jorden og udsender seismiske bølger, hvis konsekvenser kan være ødelæggende. Men de samme bølger forstyrrer også Jordens tyngdefelt, som giver et andet signal. Dette er særligt interessant med henblik på hurtig kvantificering af rystelser, fordi den bevæger sig med lysets hastighed, i modsætning til tremorbølger, som forplanter sig med hastigheder mellem tre og 10 km/s. Så seismometre på en station, der ligger 1000 km fra epicentret, kan potentielt opdage dette signal mere end to minutter før de seismiske bølger ankommer.

Det arbejde, der præsenteres her, følger på en 2016 (J.-P. Montagner et al., Nat. Commun . 7, 13349 (2016)) undersøgelse, der demonstrerede dette signal for første gang. Først, forskerne observerede disse signaler på dataene fra omkring 10 seismometre placeret mellem 500 og 3000 km fra epicentret for det japanske jordskælv i 2011 (størrelse 9,1). Ud fra deres observationer, forskerne viste derefter, at disse signaler skyldtes to effekter. Den første er tyngdekraftsændringen, der sker ved seismometerets placering, som ændrer ligevægtspositionen af ​​instrumentets masse. Den anden effekt, som er indirekte, skyldes tyngdekraftsændringen overalt på Jorden, som forstyrrer kræfternes ligevægt og frembringer nye seismiske bølger, der vil nå seismometeret.

Under hensyntagen til disse to effekter, forskerne har vist, at dette tyngdekraftsrelaterede signal er meget følsomt over for jordskælvets størrelse, hvilket gør det til en god kandidat til hurtigt at kvantificere størrelsen af ​​stærke jordskælv. Den fremtidige udfordring er at udnytte dette signal til størrelser under omkring otte til 8,5, fordi under denne tærskel, signalet er for svagt i forhold til den seismiske støj, der udsendes naturligt af Jorden, og at adskille det fra denne støj er kompliceret. Så forskere planlægger at teste flere teknologier, herunder nogle inspireret af instrumenter udviklet til at detektere gravitationsbølger.