На последней конференции Американского геофизического сообщества учёные поделились своими наработками в области предсказания землетрясений. В периоды от нескольких минут до нескольких дней до землетрясения, как в земной коре, так и в атмосфере, происходят электромагнитные флюктуации. Их обнаружение и обработка могут позволить сейсмологам эффективно предсказывать природные катастрофы.
Японский геофизик Косуке Хеки [Kosuke Heki] из университета Хоккайдо в Саппоро (Япония) впервые заметил этот эффект в 2011 году, когда приборы обнаружили изменение в электронном составе ионосферы за 40 минут до произошедшего затем 9-балльного землетрясения. Совершить открытие помог тот факт, что геофизик при помощи данных со спутников GPS изучал реакцию ионосферы на происходящие землетрясения. В момент подвижек земной коры вибрация передаётся по всей атмосфере до верхних её слоёв.
За несколько лет он подтвердил свои наблюдения ещё девять раз, поймав изменения в ионосфере перед тем, как происходили землетрясения. Также им было установлено, что чем сильнее землетрясение, тем раньше появляются эти атмосферные аномалии.
Остаётся открытым вопрос, каким образом подвижки земной коры приводят к появлению электромагнитного излучения. Некоторые считают, что нагревающиеся от давления каменистые слои способны порождать положительные заряды. «Когда вы подвергаете камень давлению, он превращается в батарею,- говорит Фрайдеман Фрюнд [Friedemann Freund], адьюнкт-профессор физики Университета штата Калифорния в Сан-Хосе. – Не в такую электрохимическую батарею, которая стоит под капотом вашего авто, а в новый тип полупроводниковой батареи, производящей электроны и дырки».
Положительно заряженные дырки возникают в кристаллической породе, в которой присутствуют пероксидовые связи – в них атомы кислорода соединяются друг с другом, а не с атомом кремния. При повышении давления и температуры связи рвутся, кислород вытягивает электрон из соседнего атома, и оставляет после себя положительно заряженную «дырку». В неё по очереди устремляются соседние электроны, что в итоге и приводит к описанным электромагнитным эффектам.
Эти же эффекты объясняют свидетельства о необычных явлениях, предшествующих землетрясениям, таких, как свечение, вырывающееся из-под земли, и неполадки магнитного компаса в зоне землетрясения. Фрюнд с коллегами пытались воспроизвести в лаборатории подобные эффекты, роняя большую массу на камни, и действительно зафиксировали появление электромагнитных импульсов.
Хорхе Херод [Jorge Heraud] из Католического университета в Перу рассказал, что его команда при помощи магнетометров смогла зафиксировать электромагнитные импульсы в земной коре за две недели до начала землетрясений в Лиме. Правда, магнитометры для фиксации подобных явлений должны находиться не далее, чем в 100 км. от эпицентра.
В связи с этим сейсмологи объединились с проектом Европейского космического агентства (ESA) под названием SWARM, изучающего магнитное поле Земли. Объединённые данные от SWARM, а также данные с GPS-спутников и сейсмометров могут помочь в разработке технологии предсказаний будущих землетрясений.
Сейсмологи уже давно пытаются найти связь между ионосферой и землетрясениями. Геофизики из Стэнфордского университета ещё в 1990 году обнаружили низкочастотные колебания в ионосфере, начавшиеся за три часа до 7-балльного землетрясения, происшедшего в Северной Калифорнии в 1989 году.
К сожалению, многие сейсмологи не сильно уверены в успехе. Том Джордан, директор Центра по изучению землетрясений в Южной Калифорнии в своей работе от 2009 года заключил, что какие бы то ни было доказательства связи между флюктуациями ионосферы и происходящими землетрясениями отсутствуют. Ещё больше сейсмологов считает, что даже если предсказать землетрясение и возможно, то это совсем не означает, что можно будет предугадать его силу и продолжительность. Вполне возможно, что сильные землетрясения начинаются точно так же, как и слабые.
Пока, несмотря на значительные усилия сейсмологов в исследованиях, невозможно дать такой прогноз землетрясений с точностью до дня или даже месяца. Учёные до сих пор не знают всех деталей физических процессов, связанных с землетрясениями, и методы, какими их можно точно предсказывать.
По мнению Сейсмологического сообщества Америки, заявляемый метод прогноза, который можно было бы назвать верным, должен описать ожидаемую магнитуду с определённым допустимым отклонением, хорошо определённую зону эпицентра, диапазон времени, в которое произойдет это событие, и вероятность того, что оно действительно произойдет. Данные, на которых основан прогноз, должны поддаваться проверке и результат их обработки должен быть воспроизводим.
Ионосфера — это слой атмосферы, сильно ионизированный вследствие облучения космическими лучами. На нашей планете это верхняя часть атмосферы, состоящая из смеси газа нейтральных атомов, молекул и квазинейтральной плазмы. Степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров.