Глибоко під величними Альпами, у серці Європи, вчені свідомо викликають землетруси. Це може здаватися сюжетом із кінофільму про Джеймса Бонда, однак мета таких дій далека від хаосу та руйнувань. Навпаки, дослідники, що працюють над проєктом “Активація розломів та розриви землетрусів” (FEAR), прагнуть віднайти способи визначати небезпеку підземних поштовхів ще до того, як вони стануть загрозливими.
Незважаючи на зростаючий обсяг спостережень за тектонічними розломами по всьому світу, науковці досі не мають чіткого розуміння безпосередніх чинників, що викликають землетруси. Їм також незрозуміло, чому деякі розриви відбуваються на коротких відрізках ліній розломів, тоді як інші простягаються на багато кілометрів, спричиняючи значно більші руйнування. Наразі геовчені можуть вивчати ці події лише після їхнього настання, як зазначив у бесіді з Live Science Доменіко Джардіні – професор сейсмології та геодинаміки з ETH Zürich. Цей видатний швейцарський технологічний університет є одним із провідних закладів світу у галузі науки та інженерії.
“Які ж знаки подає нам природа? – запитує Джардіні. – Незмінно вони стають зрозумілими після землетрусу, а не до нього, тому ми намагаємося значно краще зрозуміти, як розпізнавати ці вісники”.
Альпійські лабораторії підземних поштовхів
Це означає, що вченим необхідно викликати реальні землетруси в контрольованих умовах, маючи тисячі моніторів безпосередньо на розломі – завдання, що не є легким. Однак Джардіні та його колеги використовують колосальну потужність самих Альп. Ці гірські масиви, що тягнуться через кілька європейських країн, зокрема межуючи зі Швейцарією та Італією, мають глибоко розчленовану структуру. Їхні зигзагоподібні мережі тріщин під землею є спадщиною мільйонів років тектонічних процесів. Сама лише стискаюча сила високих гір здатна розколювати породи на глибині від одного до двох кілометрів під поверхнею.
Камені по боках цих розломів час від часу прослизають, викликаючи переважно невеликі землетруси. Використовуючи існуючий тунель, що раніше слугував для будівництва залізничного проєкту, проєкт FEAR наближається до одного з таких розломів, закачуючи в нього воду, щоб спровокувати землетруси за зручним графіком.
“Вони відбулися б рано чи пізно в історії Альп, але ми подбали, щоб вони сталися наступного тижня”, – пояснив Джардіні.
Цей процес подібний до того, що відбувається, коли нафтові та газові компанії закачують стічні води зі свердловин у зони розломів, наприклад, в Оклахомі та Техасі. Ця вода змащує розломи, тим самим зменшуючи тертя, необхідне для їхнього розриву.
Від нульової магнітуди до великих прогнозів
Відмінність полягає в тому, що Джардіні та його команда мають щільну мережу сейсмографів та акселерометрів безпосередньо на розломі. Це дає їм змогу точно виміряти, як він рухається у відповідь на зменшення тертя. Команда вже спровокувала сотні тисяч землетрусів до нульової магнітуди. Оскільки землетруси вимірюються за нелінійною, логарифмічною шкалою, можливі дуже малі поштовхи з нульовою або навіть від’ємною магнітудою.
Наступного тижня дослідники почнуть закачувати гарячу воду в розлом, щоб побачити, як температура впливає на розвиток землетрусу. А в березні, за словами Джардіні, вони почнуть викликати землетруси до першої магнітуди.
Ідея полягає в тому, що якщо вони зможуть з’ясувати, які параметри викликають поштовхи певного розміру – якщо вони, по суті, зможуть викликати землетрус будь-якої бажаної сили, – то з часом вони зможуть виміряти небезпечний розлом у реальних умовах до того, як він розірветься, та розрахувати види напруги, необхідні для активації землетрусу певної величини на цьому розломі.
“Кілька років тому, у лютому 2023 року, стався дуже потужний землетрус на кордоні між Сирією та Туреччиною, – пригадує Джардіні. – Ми знаємо, що цей розлом продовжить свій шлях на південь і на північ. Ми хочемо спробувати зрозуміти, чи буде наступний землетрус магнітудою 7, 8 або 8.5 балів?”
Він додав, що вже зараз певні показники, такі як рівень напруги в породах за межами розлому, виявляються важливими. Дослідники також починають краще розуміти, як землетруси перестрибують з одного розлому на сусідній.
“Ми бачимо приклади, які ми самі створюємо під землею, що дуже схожі на те, що відбувається у природі”, – підсумував Джардіні.
