В 132 году нашей эры, в период Империи Хань,
китайский эрудит и учёный Чжан Хэн
представил при дворе своё новейшее изобретение.
По его утверждению, эта массивная ваза
была способна определять землетрясения в империи,
а также направление, куда необходимо направить помощь.
Придворные изобретение не оценили,
и когда как-то тихим вечером сейсмоскоп вдруг сработал, никто ему не поверил.
Но когда спустя несколько дней явились гонцы с просьбами о помощи,
все сомнения развеялись.
Сегодня для наблюдениями за сейсмическими процессами мы уже не полагаемся на вазы,
но наблюдение за землетрясениями — по-прежнему непростая задача.
Почему же так сложно предсказывать землетрясения
и как мы можем улучшить этот процесс?
Для того, чтобы дать ответ, необходимо понять некоторые теории,
объясняющие, почему вообще случаются землетрясения.
Земная кора состоит из нескольких гигантских блоков разной величины,
которые называются тектонические плиты.
Плиты расположены на горячем, частично расплавленном слое земной мантии.
Из-за неё плиты раздвигаются в очень медленном темпе —
примерно от 1 до 20 сантиметров в год.
Но даже такие почти незаметные движения
вызывают образование глубоких трещин между плитами.
А увеличение давления
в зонах сейсмической нестабильности может стать причиной землетрясений.
Наблюдать за столь малыми колебаниями невероятно сложно,
кроме того, сильно различаются факторы, приводящие к сейсмической активности.
Различия в линиях разлома зависят от горных пород,
какие-то оказываются сильнее, а какие-то — слабее под давлением.
Различные породы также по-разному реагируют на трение и высокие температуры.
Одни частично плавятся и могут выделять вещества, снижающие трение на разломах,
которые представляют собой горные породы,
расплавленные до сверхвысоких температур.
Но те, что не расплавляются,
подвержены опасному напряжению пород.
И все эти разломы подвержены колебаниям гравитационных сил
и открыты потокам раскалённых пород через слой мантии.
Так какие признаки необходимо анализировать
и какие существуют в арсенале учёных инструменты прогнозирования?
Поскольку действие этих сил происходит в примерно постоянном темпе,
поведение плит носит отчасти цикличный характер.
Сегодня большинство из заслуживающих доверие долгосрочных прогнозов основаны
на данных о том, когда и где уже наблюдались землетрясения.
В масштабах тысячелетий
это позволяет делать предположения о пиках активности таких разломов,
как Сан-Андреас,
в которых часто наблюдаются крупные землетрясения.
Но ввиду изменчивости факторов при помощи данного метода можно
предсказывать сейсмическую активность в течение очень неопределённых сроков.
Чтобы предсказать более неизбежные события,
учёные исследовали колебания земной поверхности накануне землетрясения.
Геологи давно пользуются сейсмографами
для обнаружения и регистрации мельчайших колебаний в земной коре.
Сегодня регистрировать первичные сейсмические волны
способны даже смартфоны.
В перспективе, объединив все мобильники в общемировую сеть,
учёные смогут создать обширную и очень подробную
коллективную систему предупреждения приближающихся землетрясений.
К сожалению, телефоны вряд ли смогут служить средством
предварительного оповещения во время чрезвычайных ситуаций.
Однако столь подробные данные являются весьма ценными источниками информации
для систем предупреждения типа разработанного НАСА приложения Quakesim,
которое для определения регионов сейсмологического риска
работает с чётким набором геологических данных.
Однако в ходе недавних исследований обнаружено,
что существующие датчики не улавливают наиболее характерные признаки стихии.
В 2011 году,
незадолго до землетрясения на восточном побережье Японии,
расположенные в этом регионе научные центры зафиксировали
необычайно высокую концентрацию
пары радиоактивных изотопов — радона и торона.
По мере увеличения напряжённости в земной коре перед землетрясением
эти изотопы с газами начинают выделяться через микротрещины.
Как предполагают учёные, если создать обширную сеть детекторов радона и торона
в сейсмоопасных районах,
то это, возможно, решит вопрос с системой предупреждения,
благодаря которой о землетрясениях можно будет предупреждать за неделю.
Конечно, ни одна из этих технологий не сравнится по эффективности
с наблюдениями из недр земли.
Заглянув под землю, мы сможем в режиме реального времени
отслеживать и предсказывать масштабные геологические изменения,
благодаря чему, вероятнее всего, сможем спасти не одну тысячу жизней.
Но пока эти технологии
помогают нам быстро подготовиться и направить помощь в пострадавшие регионы,
не дожидаясь сигнала от какой-то там вазы.