يحاول علماء الزلازل التنبؤ بالزلازل من التذبذبات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي المتأين للأرض

في المؤتمر الأخير للمجتمع الجيوفيزيائي الأمريكي ، تبادل العلماء تجاربهم في التنبؤ بالزلازل. في الفترات من عدة دقائق إلى عدة أيام قبل الزلزال ، سواء في قشرة الأرض أو في الغلاف الجوي ، تحدث تقلبات كهرومغناطيسية. كشفها ومعالجتها يمكن أن تسمح لعلماء الزلازل بالتنبؤ بفعالية بالكوارث الطبيعية.

لاحظ الجيوفيزيائي الياباني كوسوكي هيكي من جامعة هوكايدو في سابورو ، اليابان ، هذا التأثير لأول مرة في عام 2011 ، عندما اكتشفت الأدوات تغيرًا في التكوين الإلكتروني للغلاف الأيوني قبل 40 دقيقة من زلزال بقوة 9 درجات. وقد ساعد هذا الاكتشاف في حقيقة أن الجيوفيزيائي الذي يستخدم بيانات من أقمار GPS الصناعية درس رد فعل الأيونوسفير على الزلازل. في لحظة حركة القشرة الأرضية ، ينتقل الاهتزاز في جميع أنحاء الغلاف الجوي إلى طبقاته العليا.

لعدة سنوات ، أكد ملاحظاته تسع مرات أخرى ، واصطياد التغيرات في الأيونوسفير قبل وقوع الزلازل. وجد أيضًا أنه كلما كان الزلزال أقوى ، كلما ظهرت هذه الشذوذات الجوية في وقت سابق.

يبقى السؤال كيف تؤدي حركات القشرة الأرضية إلى ظهور الإشعاع الكهرومغناطيسي. يعتقد البعض أن الطبقات الحجرية التي يتم تسخينها بالضغط قادرة على توليد شحنات إيجابية. يقول فريدمان فرويند ، أستاذ الفيزياء المساعد بجامعة كاليفورنيا في سان خوسيه: "عندما تضع حجرًا تحت الضغط ، فإنه يتحول إلى بطارية". "ليس في مثل هذه البطارية الكهروكيميائية الموجودة تحت غطاء سيارتك ، ولكن في نوع جديد من بطارية أشباه الموصلات التي تنتج الإلكترونات والثقوب."

تنشأ ثقوب مشحونة بشكل إيجابي في صخرة بلورية توجد فيها روابط بيروكسيد - وفيها ترتبط ذرات الأكسجين ببعضها البعض ، وليس بذرّة السيليكون. مع زيادة الضغط ودرجة الحرارة ، تنكسر الروابط ، يسحب الأكسجين إلكترونًا من ذرة مجاورة ، ويترك وراءه "حفرة" مشحونة بإيجابية. تندفع الإلكترونات المجاورة إليها بدورها ، مما يؤدي في النهاية إلى التأثيرات الكهرومغناطيسية الموصوفة.

نفس التأثيرات تفسر الأدلة على الظواهر غير العادية التي تسبق الزلازل ، مثل التوهج الذي ينفجر من الأرض.، ومشاكل البوصلة المغناطيسية في منطقة الزلزال. حاول فروند وزملاؤه إعادة إنتاج تأثيرات مماثلة في المختبر ، وإسقاط كتلة كبيرة على الحجارة ، وسجلوا بالفعل ظهور النبضات الكهرومغناطيسية.

قال خورخي هيرود من الجامعة الكاثوليكية في بيرو إن فريقه تمكن من التقاط نبضات كهرومغناطيسية في قشرة الأرض بمقاييس مغناطيسية قبل أسبوعين من بدء زلزال ليما. صحيح أن مقاييس المغنطيسية لتسجيل مثل هذه الظواهر يجب ألا تزيد عن 100 كم. من مركز الزلزال.

في هذا الصدد ، تعاون علماء الزلازل مع مشروع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) يسمى SWARMدراسة المجال المغناطيسي للأرض. يمكن أن تساعد البيانات المجمعة من SWARM ، وكذلك البيانات من الأقمار الصناعية GPS وأجهزة قياس الزلازل ، في تطوير التكنولوجيا للتنبؤ بالزلازل المستقبلية.

لطالما حاول علماء الزلازل إيجاد رابط بين الأيونوسفير والزلازل. في عام 1990 ، اكتشف علماء الجيوفيزياء من جامعة ستانفورد تذبذبات منخفضة التردد في الأيونوسفير ، والتي بدأت قبل ثلاث ساعات من زلزال بقوة 7 نقاط في شمال كاليفورنيا في عام 1989.

لسوء الحظ ، فإن العديد من علماء الزلازل ليسوا واثقين جدًا من النجاح. خلص توم جوردان ، مدير مركز أبحاث الزلازل في جنوب كاليفورنيا ، في بحثه لعام 2009 ، إلى أنه لا يوجد دليل على وجود صلة بين تقلبات الأيونوسفير والزلازل التي تحدث. حتى المزيد من علماء الزلازل يعتقدون أنه حتى إذا تم توقع حدوث زلزال وممكن ، فهذا لا يعني على الإطلاق أنه سيكون من الممكن التنبؤ بقوته ومدته. من الممكن أن تبدأ الزلازل القوية مثل الزلازل الضعيفة.

حتى الآن ، على الرغم من الجهود الكبيرة التي بذلها علماء الزلازل في مجال البحث ، فمن المستحيل إعطاء مثل هذا التنبؤ بالزلازل لمدة يوم أو حتى شهر. لا يزال العلماء لا يعرفون جميع تفاصيل العمليات الفيزيائية المرتبطة بالزلازل ، والطرق التي يمكن التنبؤ بها بدقة.

وفقًا لجمعية الزلازل الأمريكية ، فإن طريقة التنبؤ المزعومة ، والتي يمكن تسميتها صحيحة ، يجب أن تصف الحجم المتوقع بانحراف معين مسموح به ، ومنطقة محددة جيدًا لمركز الزلزال ، ونطاق الوقت الذي سيحدث فيه هذا الحدث ، واحتمال حدوثه بالفعل. يجب أن تكون البيانات التي يستند إليها التنبؤ قابلة للتحقق ويمكن أن تكون نتيجة معالجتها قابلة للتكرار.

الأيونوسفير عبارة عن طبقة من الغلاف الجوي المتأينة للغاية بسبب التعرض للأشعة الكونية. على كوكبنا ، هذا هو الجزء العلوي من الغلاف الجوي ، ويتكون من خليط من غاز الذرات والجزيئات والبلازما شبه المحايدة. تصبح درجة التأين كبيرة بالفعل على ارتفاع 60 كيلومترًا.

Source: https://habr.com/ru/post/ar388361/