Сонце і Місяць можуть запускати землетруси: вчені знайшли можливе пояснення
Сонце і Місяць постійно впливають на Землю своєю гравітацією. Ми найкраще помічаємо цей ефект за океанськими припливами, але гравітаційний вплив поширюється і на тверду земну кору.
Про це повідомляє Science Alert.
Нове дослідження показало, що навіть дуже слабких змін напруження в породах може бути достатньо, щоб запустити повільні землетруси на певних ділянках розломів.
Вчені припускають, що ключову роль тут може відігравати резонанс — коли період зовнішнього впливу збігається з природним часом реакції розлому.
Як Сонце і Місяць впливають на земну кору
Гравітація Місяця і Сонця спричиняє не лише підйом та опускання рівня океану. Земна кора також деформується під дією припливних сил.
Ці зміни дуже малі. Дослідники оцінюють відповідне напруження у породах усього в кілька кілопаскалів — приблизно як тиск від легкого натискання рукою.
Для більшості розломів цього недостатньо, щоб викликати помітний землетрус. Але деякі ділянки земної кори перебувають у стані, коли навіть невелика додаткова сила може змінити їхню поведінку. Саме такі умови зацікавили дослідників.
Чому слабкий сигнал може мати великий ефект
Команда вчених змоделювала поведінку окремої ділянки тектонічного розлому за допомогою так званої spring-block model — спрощеної моделі, яка допомагає відтворювати рух блоків породи вздовж поверхні розлому.
У модель також заклали залежність тертя від швидкості ковзання та стану контакту між поверхнями.
Це важливо, оскільки тертя на розломі не є постійним. За певних умов невелике збільшення швидкості ковзання може, навпаки, зменшити опір між поверхнями.
У результаті рух може посилюватися.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Дослідники виявили, що результат залежить від двох характеристик припливного впливу:
- амплітуди — наскільки сильно змінюється напруження;
- періоду — як довго триває такий цикл.
Якщо зовнішній вплив слабкий або його період не відповідає властивостям розлому, ділянка може продовжувати повільно ковзати.
Але за відповідного поєднання параметрів навіть невеликий припливний сигнал може спричинити помітну зміну поведінки розлому.
Тут працює ефект резонансу
Механізм можна порівняти з гойдалкою. Якщо штовхати її хаотично, рух буде незначним. Але якщо кожен поштовх припадає на правильний момент, амплітуда руху поступово збільшується. Схожий процес, за припущенням авторів дослідження, може відбуватися і в земній корі.
Припливні сили створюють невеликі циклічні зміни напруження. Якщо їхній період збігається з природним часом реакції певної ділянки розлому, ефект може посилюватися.
У результаті виникає повільний сейсмічний рух, який відбувається значно довше, ніж звичайний землетрус, і зазвичай не відчувається людьми на поверхні.
Такі землетруси вже спостерігали
Існування зв'язку між припливами та повільними сейсмічними подіями не є новим відкриттям.
Подібну активність раніше спостерігали, зокрема, на південному заході Японії та в районі Каскадії на північному заході США. У деяких випадках сейсмічна активність має виражений зв'язок із припливними циклами тривалістю близько 12 або 24 годин.
Нова робота пропонує фізичний механізм, який може пояснювати, чому настільки слабкий зовнішній вплив здатен впливати на поведінку розлому. Водночас це не означає, що повний Місяць або певне положення Сонця безпосередньо викликають сильні землетруси. Йдеться передусім про розломи, які вже перебувають у специфічному стані та можуть реагувати на невеликі зміни напруження.
Модель також пояснила різний час виникнення поштовхів
Дослідники перевірили кілька варіантів того, коли саме можуть запускатися сейсмічні події.
Перший — коли припливне напруження досягає максимального значення.
Другий — коли швидкість зміни цього напруження є найбільшою.
Третій варіант передбачав відсутність чіткої прив'язки до певної фази припливного циклу.
Модель показала, що можуть працювати різні сценарії. Конкретний результат залежить від властивостей самого розлому та моменту в припливному циклі. Це також може пояснювати, чому сейсмічна активність у різних регіонах має неоднаковий зв'язок із припливами.
Чи допоможе це прогнозувати землетруси
Один із потенційних напрямів застосування результатів — аналіз властивостей розломів. Оскільки припливні сили від Сонця і Місяця можна досить точно розрахувати, сейсмологи можуть порівнювати їх із фактично зареєстрованою сейсмічною активністю.
Якщо встановити, за яких параметрів розлом реагує на припливний вплив, це може дати інформацію про його тертя, швидкість ковзання та інші характеристики.
Тобто дослідники потенційно можуть рухатися у зворотному напрямку — за реакцією розлому на відомий зовнішній сигнал оцінювати його властивості. Це може бути корисним для вивчення зон субдукції, де одна тектонічна плита занурюється під іншу.
Але сильні землетруси поки не можна передбачати за Місяцем
Є важливе обмеження.
Автори моделі розглядали окрему ділянку розлому, а не всю систему тектонічних плит. Тому результати краще підходять для пояснення повторюваних локальних низькочастотних сейсмічних подій, ніж для прогнозування великих землетрусів.
Це особливо важливо з огляду на популярну ідею про те, що за фазами Місяця можна передбачити великий землетрус. Нове дослідження цього не підтверджує.
Натомість воно показує більш вузький механізм: припливні сили можуть бути додатковим поштовхом для розлому, який уже перебуває у нестабільному стані.
Чому це важливо для майбутніх досліджень
Повільні землетруси спостерігають у багатьох активних зонах субдукції навколо Тихого океану. Вони дозволяють ученим краще зрозуміти, як напруження накопичується та вивільняється на межах тектонічних плит.
Це має значення і для дослідження так званих мегаземлетрусів — найбільш потужних сейсмічних подій, які можуть спричиняти масштабні руйнування та цунамі.