Лабораторна модель може передбачати землетруси завчасно

Нова лабораторна модель землетрусу відкрила фізичну суть взаємодії розломів, що може революціонізувати системи раннього попередження сейсмічних подій.

Дослідники вперше пов’язали “реальну площу контакту” між поверхнями розлому — мікроскопічні ділянки, де матеріали дійсно торкаються, — з механікою землетрусів. “Ми відкрили вікно в серце механіки землетрусів”, — наголосив Сильвен Барбот, провідний автор роботи. Під час лабораторних експериментів команда спостерігала, як контактна зона розломів стрімко змінюється перед вивільненням напруги. Це дає змогу в реальному часі фіксувати етапи зародження землетрусу ще до появи сейсмічних хвиль.

Модель базується на прозорих акрилових матеріалах, що дають змогу фіксувати зміни в пропусканні світла через зону контакту. Під час штучного землетрусу близько 30% контактної площі зникає протягом мілісекунд, провокуючи вивільнення накопиченої енергії. Оптичні зміни фіксують те, що раніше описувалося лише математично: змінну стану, яку тепер вдалося фізично інтерпретувати. Це пов’язує емпіричні закони тертя з реальною структурою розлому.

Дослідники змоделювали 26 сценаріїв землетрусів і підтвердили, що швидкість розриву і енергія руйнування відповідають класичній механіці. Вони зуміли відтворити як повільні, так і швидкі сейсмічні події, підтверджуючи універсальність моделі. Окрім цього, зміни контактної площі впливають на гідравлічну проникність, електропровідність і поширення сейсмічних хвиль. Це означає, що ці фізичні характеристики можуть стати новими індикаторами початку землетрусу.

“Уявіть майбутнє, де ми фіксуємо тонкі зміни в розломах до появи перших сейсмічних хвиль”, — зазначає Барбот. Його команда вважає, що постійний моніторинг таких властивостей дозволить створити більш точні системи короткострокового прогнозування. “Це може призвести до нових підходів до виявлення зародження землетрусів задовго до руйнувальних подій”, — додає він.

Науковці мають намір перенести дослідження за межі лабораторії — до реальних сейсмонебезпечних регіонів. Це дозволить протестувати модель у природних умовах і зрозуміти, як зміни в реальній площі контакту проявляються у геофізичних даних. Такий підхід, на їхню думку, має потенціал кардинально змінити способи спостереження за сейсмічними процесами й захистити мільйони людей у зонах ризику.