W 132 roku naszej ery
chiński erudyta Zhang Heng
zaprezentował cesarzowi Han swój najnowszy wynalazek.
Twierdził, że to ogromne naczynie pokaże
każde trzęsienie ziemi, które wystąpiło w cesarstwie,
a także wskaże, w jakim kierunku powinni wysłać pomoc.
Cesarz był nieco sceptyczny,
szczególnie że mechanizm zadziałał w ciche popołudnie.
Jednak gdy kilka dni później przyszło wołanie o pomoc,
wątpliwości przemieniły się we wdzięczność.
Obecnie nie polegamy już na naczyniach, żeby stwierdzać działalność sejsmiczną.
Mimo to nadal bardzo trudno jest śledzić trzęsienia ziemi.
Dlaczego tak trudno je przewidzieć?
Jak możemy lepiej to robić?
Żeby poznać odpowiedź,
trzeba zrozumieć pewne teorie powstawania trzęsienia ziemi.
Skorupa ziemska składa się z kilku ogromnych i postrzępionych skał,
zwanych płytami tektonicznymi.
Każda z nich pływa po gorącym, częściowo stopionym płaszczu Ziemi.
Przez to płyty poruszają się bardzo powoli,
od jednego do 20 centymetrów na rok.
Jednak ruchy te są wystarczająco silne,
żeby spowodować głębokie pęknięcia w nachodzących na siebie płytach.
W niestabilnych strefach
zwiększający się nacisk może wywołać trzęsienie ziemi.
Dość trudno zaobserwować takie minimalne ruchy.
Jednak czynników wpływających na ruchy sejsmiczne jest więcej.
Różne uskoki nachodzą na różne skały,
mniej lub bardziej odporne na nacisk.
Różne skały też reagują inaczej na tarcie i wysoką temperaturę.
Niektóre są częściowo stopione i mogą uwalniać smary
składające się z rozgrzanych minerałów,
które zmniejszają tarcie na uskokach.
Inne są suche
i wrażliwe na niebezpieczne wzrosty ciśnienia.
W dodatku wszystko podlega różnym siłom grawitacyjnym,
jak również prądom gorących skał poruszających się w płaszczu Ziemi.
Które z tych ukrytych zmiennych powinniśmy analizować?
Jak dopasować je do naszych narzędzi do prognozowania?
Niektóre z tych sił występują ze stałą prędkością,
więc zachowanie płyt jest niemal cykliczne.
Dziś wiele wiarygodnych wskazówek pochodzi z prognozowania długoterminowego
w oparciu o to, kiedy i gdzie wcześniej wystąpiły trzęsienia ziemi.
W skali tysiącleci
pozwala nam to przewidzieć, kiedy wysoce aktywne ruchy,
takie jak w San Andreas,
będą zwiastować potężne trzęsienia ziemi.
Jednak z powodu istnienia wielu zmiennych
ta metoda może jedynie wskazać luźne ramy czasowe.
Aby przewidzieć nadchodzące wydarzenia,
naukowcy zbadali wibracje następujące przed trzęsieniem ziemi.
Geolodzy od dawna używają sejsmometrów
do śledzenia i mapowania zmian w skorupie ziemskiej.
Dziś większość smartfonów
może rejestrować podstawowe fale sejsmiczne.
Z siecią telefonów na całym świecie
naukowcy mogliby potencjalnie pozyskiwać
bogaty system ostrzegawczy przed nadchodzącymi trzęsieniami.
Niestety telefony mogą nie być w stanie dostarczyć takiego powiadomienia na czas,
żeby spełnić wymogi bezpieczeństwa.
Jednak takie szczegółowe odczyty nadal będą przydatne
dla narzędzi do prognozowania, takich jak oprogramowanie Quakesim NASA,
które wykorzystuje dokładne połączenia danych geologicznych
w celu identyfikowania zagrożonych regionów.
Jednak ostatnie badania wskazują,
że najbardziej wymowne oznaki trzęsienia mogą być niewidoczne dla tych czujników.
W 2011 roku,
tuż przed trzęsieniem ziemi na wschodzie Japonii,
pobliscy naukowcy wykryli wysokie stężenie
dwóch radioaktywnych izotopów: radonu i toru.
Gdy tuż przed trzęsieniem nacisk narasta w skorupie,
gazy spod powierzchni uwalniają się na powierzchnię przez mikroszczeliny.
Naukowcy sądzą, że gdybyśmy wybudowali sieć czujników radonu i toru
w strefach narażonych na trzęsienia,
mogłoby to być obiecującym systemem ostrzegawczym
wysyłającym sygnały na tydzień przed trzęsieniem.
Oczywiście
żadna z tych technologii nie byłyby tak pomocna
jak zwyczajne zajrzenie w głąb Ziemi.
Patrząc głęboko pod powierzchnię,
moglibyśmy śledzić i przewidywać duże zmiany geologiczne w czasie rzeczywistym,
ratując przy tym dziesiątki tysięcy istnień rocznie.
Jednak na razie technologie pomagają nam przygotować się
i szybko reagować na obszarach w potrzebie,
bez czekania na wskazówki z naczynia.