Ένα μυστηριώδες υποθαλάσσιο ρήγμα κοντά στο Εκουαδόρ προκαλεί σχεδόν πανομοιότυπους σεισμούς μεγέθους 6 Ρίχτερ κάθε πέντε με έξι χρόνια, προβληματίζοντας τους επιστήμονες.
Ερευνητές εντόπισαν «ζώνες φρεναρίσματος», όπου το θαλασσινό νερό και ασυνήθιστες γεωλογικές δομές συνεργάζονται για να εμποδίσουν τους σεισμούς να πάρουν μεγαλύτερες διαστάσεις, μέσω λεπτομερών καταγραφών του πυθμένα.
Επιστήμονες εντόπισαν «ζώνες φρεναρίσματος» βαθιά σε ρήγμα του Ειρηνικού, οι οποίες εμποδίζουν τις διαρρήξεις να εξελιχθούν σε καταστροφικούς σεισμούς, λύνοντας το μυστήριο των επαναλαμβανόμενων σεισμικών γεγονότων. Τα ευρήματα αυτά εξηγούν πώς το ρήγμα περιορίζει το μέγεθος των δονήσεων.
Βαθιά κάτω από τον ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό, περίπου 1.600 χιλιόμετρα δυτικά του Ισημερινού, ένα υποθαλάσσιο ρήγμα προκαλεί σεισμούς μεγέθους 6 βαθμών με εντυπωσιακή περιοδικότητα εδώ και τουλάχιστον 30 χρόνια.
Οι σεισμοί εκδηλώνονται περίπου κάθε πέντε με έξι χρόνια, διαρρηγνύοντας επανειλημμένα σχεδόν τα ίδια τμήματα του ρήγματος και φτάνοντας σε σχεδόν πανομοιότυπα μεγέθη.
Η λύση του μυστηρίου: Τα εσωτερικά «φρένα» του ρήγματος
Τέτοια σταθερότητα είναι εξαιρετικά σπάνια στην επιστήμη των σεισμών, και οι ερευνητές πάσχιζαν επί χρόνια να εξηγήσουν πώς αυτό το μοτίβο μπορούσε να επαναλαμβάνεται με τόση ακρίβεια. Τώρα, οι επιστήμονες δηλώνουν ότι βρήκαν επιτέλους την αιτία.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science αποκαλύπτει ότι ειδικές περιοχές μέσα στο ίδιο το ρήγμα λειτουργούν ως φυσικά συστήματα πέδησης, τα οποία εμποδίζουν επανειλημμένα τους σεισμούς από το να πάρουν μεγαλύτερες διαστάσεις.
«Γνωρίζαμε για πολύ καιρό ότι αυτοί οι φραγμοί υπήρχαν, αλλά το ερώτημα ήταν πάντα από τι είναι φτιαγμένοι και γιατί συνεχίζουν να σταματούν τους σεισμούς με τόσο αξιόπιστο τρόπο, τον έναν κύκλο μετά τον άλλον», δήλωσε ο σεισμολόγος Τζιανχούα Γκονγκ (Jianhua Gong), επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και επίκουρος καθηγητής Γεωλογικών και Ατμοσφαιρικών Επιστημών στο Κολλέγιο Τεχνών και Επιστημών του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα στο Μπλούμινγκτον.
Ο Γκονγκ συνεργάστηκε με ερευνητές από το Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Woods Hole, το Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ (USGS), το Κολλέγιο της Βοστώνης, το Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ, το Πανεπιστήμιο Western Washington, το Πανεπιστήμιο του Νιου Χάμσαϊρ και το Πανεπιστήμιο McGill.
Μαζί, επικεντρώθηκαν στο ρήγμα μετασχηματισμού Γκόφαρ (Gofar transform fault), το οποίο βρίσκεται κατά μήκος της Ανατολικής Ανακάμψεως του Ειρηνικού στα ανοικτά των δυτικών ακτών του Ισημερινού, σε μια προσπάθεια να λύσουν ένα μυστήριο δεκαετιών γύρω από αυτούς τους επαναλαμβανόμενους υποθαλάσσιους σεισμούς.
Το ρήγμα Γκόφαρ και οι επαναλαμβανόμενοι σεισμοί του
Το ρήγμα Γκόφαρ είναι ένα βαθύ υποθαλάσσιο κάταγμα όπου η τεκτονική πλάκα του Ειρηνικού και η τεκτονική πλάκα Νάζκα γλιστρούν η μία δίπλα στην άλλη με ταχύτητα περίπου 140 χιλιοστών το χρόνο, δηλαδή περίπου όσο γρήγορα μεγαλώνουν τα νύχια.
Τα ρήγματα μετασχηματισμού είναι περιοχές όπου οι τεκτονικές πλάκες κινούνται οριζόντια η μία παράλληλα με την άλλη, και το Γκόφαρ έχει γίνει ένα από τα καλύτερα μελετημένα παραδείγματα στον πυθμένα του ωκεανού.
Αυτό που καθιστά το συγκεκριμένο ρήγμα ιδιαίτερα ασυνήθιστο είναι ότι οι μεγαλύτεροι σεισμοί του ξεκινούν και σταματούν σχεδόν στα ίδια ακριβώς σημεία. Ανάμεσα στα τμήματα όπου εκδηλώνονται οι μεγάλοι σεισμοί, μεσολαβούν πιο ήσυχα κομμάτια του ρήγματος, τα οποία φαίνεται να απορροφούν την τάση χωρίς να προκαλούν μεγάλες διαρρήξεις.
Οι επιστήμονες ονομάζουν αυτές τις περιοχές «φραγμούς», αλλά μέχρι τώρα ο ακριβής ρόλος τους παρέμενε ασαφής. Για να το διερευνήσουν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πληροφορίες που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια δύο μεγάλων υποθαλάσσιων πειραμάτων, το ένα εκ των οποίων πραγματοποιήθηκε το 2008 και το άλλο μεταξύ 2019 και 2022.
Κατά τη διάρκεια αυτών των αποστολών, οι επιστήμονες τοποθέτησαν ωκεάνιους σεισμογράφους πυθμένα –όργανα σχεδιασμένα να ανιχνεύουν σεισμούς απευθείας στον πυθμένα της θάλασσας– κατά μήκος δύο τμημάτων του ρήγματος Γκόφαρ.
Τα όργανα αυτά κατέγραψαν δεκάδες χιλιάδες μικροσκοπικούς σεισμούς που σημειώθηκαν πριν και μετά από δύο μεγάλα σεισμικά γεγονότα μεγέθους 6 βαθμών. Αυτό προσέφερε στους ερευνητές μια εξαιρετικά λεπτομερή εικόνα για τη συμπεριφορά του ρήγματος πριν, κατά τη διάρκεια και μετά από μεγάλες διαρρήξεις.
Κρυμμένες «ζώνες φραγμού» βαθιά κάτω από τον ωκεανό
Η ομάδα ανακάλυψε ένα αξιοσημείωτα παρόμοιο μοτίβο και στις δύο περιοχές των φραγμών. Τις ημέρες και τις εβδομάδες πριν από έναν μεγάλο σεισμό, οι ζώνες των φραγμών παρουσίαζαν εξάρσεις μικρής σεισμικής δραστηριότητας. Αμέσως μετά την εκδήλωση του μεγαλύτερου σεισμού, οι ίδιες ακριβώς περιοχές γίνονταν σχεδόν εντελώς ήσυχες.
Επειδή αυτή η συμπεριφορά εμφανίστηκε σε δύο διαχωριστικά τμήματα του ρήγματος που μελετήθηκαν με διαφορά 12 ετών, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η ίδια φυσική διαδικασία ήταν υπεύθυνη και στις δύο περιπτώσεις.
Σύμφωνα με τη μελέτη, οι φραγμοί δεν είναι αδρανή τμήματα πετρωμάτων, αλλά πολύπλοκες περιοχές όπου το ρήγμα διασπάται σε πολλαπλούς κλάδους. Μικρές πλευρικές μετατοπίσεις 100-400 μέτρων μεταξύ αυτών των κλάδων δημιουργούν τοπικά ανοίγματα, παρόμοια με μικρά κενά στο εσωτερικό μιας ρωγμής.
Οι ερευνητές βρήκαν επίσης ενδείξεις ότι το θαλασσινό νερό διεισδύει βαθιά σε αυτές τις ζώνες των καταγμάτων. Η ασυνήθιστη γεωμετρία σε συνδυασμό με τα παγιδευμένα ρευστά δημιουργούν τις κατάλληλες συνθήκες για μια διαδικασία που ονομάζεται «ενίσχυση λόγω διαστολής» (dilatancy strengthening).
Πώς λειτουργούν τα φυσικά «φρένα» των σεισμών
Κατά τη διάρκεια ενός μεγάλου σεισμού, η ξαφνική κίνηση κατά μήκος του ρήγματος προκαλεί απότομη πτώση της πίεσης στο εσωτερικό των πετρωμάτων που είναι γεμάτα με ρευστά.
Καθώς συμβαίνει αυτό, το πορώδες πέτρωμα «κλειδώνει» προσωρινά, επιβραδύνοντας ή σταματώντας τη διάρρηξη προτού αυτή συνεχίσει να εξαπλώνεται και να μεγαλώνει. Στην πραγματικότητα, οι ζώνες των φραγμών λειτουργούν σαν ενσωματωμένα φρένα στο εσωτερικό του ρήγματος
.«Αυτοί οι φραγμοί δεν αποτελούν απλώς παθητικά χαρακτηριστικά του γεωλογικού τοπίου», εξήγησε ο Γκονγκ. «Είναι ενεργά, δυναμικά τμήματα του συστήματος του ρήγματος, και η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας τους αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τα όρια των σεισμών σε αυτού του είδους τα ρήγματα».
Το ρήγμα Γκόφαρ βρίσκεται μακριά από πυκνοκατοικημένες ακτογραμμές, επομένως οι ίδιοι οι σεισμοί αποτελούν μικρή άμεση απειλή για τους ανθρώπους. Ωστόσο, τα ευρήματα ενδέχεται να έχουν πολύ ευρύτερες προεκτάσεις για τη σεισμολογία σε παγκόσμιο επίπεδο.
Προεκτάσεις για την πρόγνωση των σεισμών
Ρήγματα μετασχηματισμού παρόμοια με το Γκόφαρ εντοπίζονται σε όλους τους ωκεανούς της Γης. Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει εδώ και καιρό ότι οι υποθαλάσσιοι σεισμοί κατά μήκος αυτών των ρηγμάτων παραμένουν συχνά μικρότεροι από ό,τι θα επέτρεπαν οι γεωλογικές συνθήκες, σαν κάποιος φυσικός μηχανισμός να περιορίζει το μέγιστο μέγεθός τους.
Η νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ζώνες φραγμών όπως αυτές που εντοπίστηκαν στο Γκόφαρ ενδέχεται να είναι κοινές σε ολόκληρο τον πυθμένα των ωκεανών. Εάν συμβαίνει αυτό, θα μπορούσαν να λειτουργούν ως ένα ευρύτατο σύστημα φυσικών «φρένων» για τους σεισμούς, το οποίο εμποδίζει ορισμένες διαρρήξεις από το να κλιμακωθούν σε ακόμη μεγαλύτερα γεγονότα.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να βελτιώσει τα σεισμικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου κατά μήκος υποθαλάσσιων ρηγμάτων σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων περιοχών που βρίσκονται πιο κοντά σε μεγάλους παρακτίους πληθυσμούς.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF) και το Συμβούλιο Φυσικών Επιστημών και Μηχανικής Έρευνας του Καναδά (NSERC).
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου