Undersøgelse sår tvivl om den forudsigelige værdi af jordskælvsforskælv

Ingen kan forudsige hvornår eller hvor et jordskælv vil ramme, men i 2011 troede forskerne, at de havde beviser for, at små underjordiske rystelser kaldet forechok kunne give vigtige spor. Hvis sandt, det foreslog, at seismologer en dag kunne advare folk om forestående storme.

Men en ny undersøgelse offentliggjort i online 4. juni-udgaven af Natur Geovidenskab af videnskabsmænd ved Stanford University og Boğaziçi University i Tyrkiet har sået tvivl om disse tidligere resultater og om forudsigelsesværdien af ​​forchok.

De tidligere beviser kom fra et jordskælv med en styrke på 7,6 i 1999 nær Izmit, Kalkun, der dræbte mere end 17, 000 mennesker. En undersøgelse fra 2011 i tidsskriftet Videnskab fandt ud af, at det dødelige jordskælv blev forudgået af en række små forudskælv - potentielle advarselstegn på, at en stor seismisk begivenhed var nært forestående.

"Vi er gået tilbage til jordskælvet i Izmit og har anvendt nye teknikker og kigget på seismiske data, der ikke var tilgængelige i 2011, " sagde hovedforfatter William Ellsworth, en professor (forskning) i geofysik ved Stanford School of Earth, Energi- og miljøvidenskab. "Vi fandt ud af, at forskælvene var ligesom andre små jordskælv. Der var intet diagnostisk i deres forekomst, der kunne tyde på, at et stort jordskælv var ved at ske."

"Vi vil alle gerne finde en videnskabeligt gyldig måde at advare offentligheden, før et jordskælv begynder, " sagde medforfatter Fatih Bulut, en assisterende professor i geodæsi ved Bo?aziçi Universitets Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute. "Desværre, vores undersøgelse fører ikke til ny optimisme om videnskaben om jordskælvsforudsigelse."

Hvordan begynder jordskælv?

Forskere inklusive Ellsworth har foreslået to ideer om, hvordan store jordskælv dannes, en af ​​dem - hvis forskerne kan opdage dem - kunne advare om et større jordskælv.

"Omkring halvdelen af ​​alle større jordskælv er forudgået af mindre forskælv, " sagde Ellsworth. "Men forudsigelser har kun forudsigelig værdi, hvis de kan skelnes fra almindelige jordskælv."

En idé, kendt som kaskademodellen, antyder, at forchok er almindelige jordskælv, der rejser langs en forkastning, et jordskælv udløser et andet i nærheden. En række mindre kaskadende jordskælv kan tilfældigt udløse et større jordskælv, men kunne lige så godt stikke af. I denne model, en række små jordskælv ville ikke nødvendigvis forudsige et større jordskælv.

"Det er lidt ligesom dominoer, " sagde Bulut. "Hvis du sætter dominobrikker på et bord tilfældigt og vælter en, det kan få en anden eller tredje til at falde ned, men kæden kan stoppe. Nogle gange rammer man den magiske, der får hele rækken til at falde."

En anden teori antyder, at forchok ikke er almindelige seismiske hændelser, men distinkte signaler om et forestående jordskælv drevet af langsom glidning af fejlen. I denne model, forchok gentagne gange sprænger den samme del af fejlen, får det til at glide langsomt og til sidst udløse et stort jordskælv.

I slow-slip-modellen, gentagne forchok fra samme sted kan være tidlige advarsler om, at et stort jordskælv er på vej. Spørgsmålet havde været, om videnskabsmænd kunne opdage et langsomt glid, når det sker, og skelne det fra enhver anden serie af små jordskælv.

Tidligere undersøgelser

I 2011 et hold hævdede i Science, at forløbene forud for 1999-skælvet i Izmit var drevet af langsom glidning, og kunne have været detekteret med det rigtige udstyr - det første bevis på, at prognoser ville være nyttige til at forudsige et større jordskælv.

"Dette resultat har haft en stor indflydelse på at tænke på spørgsmålet om, hvorvidt forchok kan være forudsigende, " sagde Ellsworth.

Byen Izmit ligger på den nordanatolske forkastning, som strækker sig omkring 900 miles (1, 500 kilometer) på tværs af Tyrkiet. For undersøgelsen fra 2011, et hold analyserede data fra en enkelt seismisk station flere miles fra jordskælvets epicenter, som i sidste ende registrerede seismogrammer af 18 forchok, der fandt sted omkring 9 miles (15 kilometer) under overfladen - meget tæt på det sted, hvor det større jordskælv begyndte - og hver med lignende bølgeformer.

Disse ligheder fik forfatterne til at konkludere, at alle forchokkene gentagne gange brød det samme sted på fejlen, drevet af langsom slip, der i sidste ende udløste det store jordskælv. De konkluderede, at overvågning af lignende begivenheder kunne give rettidig advarsel om, at et stort jordskælv er nært forestående.

"Videnskabens papir konkluderede, at der var en masse langsom glidning, og havde vi været der med de rigtige instrumenter, havde vi måske set det, " sagde Ellsworth. "Vi besluttede os for at teste den idé, at forskud var samlokaliseret."

Domino effekt

I stedet for at stole på data fra én seismisk station, Ellsworth og Bulut analyserede seismogrammer optaget på ni yderligere stationer under jordskælvet i 1999.

Med flere stationer, Ellsworth og Bulut identificerede i alt 26 forchok. Ingen var identiske, og de største bevægede sig gradvist fra vest til øst langs forkastningen. Dette fund er i overensstemmelse med kaskademodellen, hvor et almindeligt jordskælv udløser et andet jordskælv på en tilstødende del af forkastningen, men forudsiger ikke nødvendigvis et større jordskælv.

Bulut og Ellsworth fandt ingen beviser for, at langsom slip spillede en rolle i at udløse jordskælvet i Izmit.

"Forfatterne af Science papiret var ret optimistiske, men det, de foreslog var sket, skete ikke, " sagde Ellsworth.

Hvad forskerne ikke ved, er, hvorfor denne serie af kaskadende forchok udløste et massivt jordskælv, når så mange andre ikke gør det. Ellsworth sagde, at uden bedre seismisk instrumentering, vigtige udfordringer som vores evne til at forudsige jordskælv vil forblive.

"Vi giver ikke op på prognoser, bare fordi vi i øjeblikket ikke kan skelne dem fra andre jordskælv, " sagde Ellsworth. "Vi ønsker at forstå, om de har prædiktiv værdi, og hvis ikke, hvorfor ikke. For at besvare det spørgsmål vil det kræve observationer, der er lavet tæt på handlingen, dybt i hjertet af jordskælvsmaskinen, ikke som vi i øjeblikket gør fra overfladen, hvor vi er blinde for ændringer dybt under jorden."