Wstrząs pod Alpami. Naukowcy sami wywołują trzęsienia

W tunelu głęboko pod Alpami zespół geofizyków celowo wywołuje prawdziwe trzęsienia ziemi. Brzmi jak fabuła filmu o Bondzie? Tym razem zamiast tajnych agentów i chaosu, chodzi o naukę, a dokładnie o zrozumienie, co dzieje się w skorupie ziemskiej tuż przed katastrofą. Ale spokojnie, wstrząsy te są bardzo małe, można wręcz powiedzieć - mikroskopijne. Projekt FEAR (Fault Activation and Earthquake Rupture) ma pomóc przewidywać niebezpieczne wstrząsy, zanim faktycznie nastąpią.

Choć współczesna nauka dysponuje gęstą siecią sejsmometrów, wciąż nie potrafimy jednoznacznie wskazać, kiedy i dlaczego pęka konkretna szczelina w skorupie ziemskiej. Badacze zwykle analizują dane już po trzęsieniu. Cóż, takie są dostępne, ale prawda jest taka, że to za późno, by zapobiec tragedii. Zespół kierowany przez prof. Domenica Giardiniego z ETH Zürich postanowił nieco odwrócić kolejność i zbadać, co dzieje się w skale w momencie, gdy zaczyna ona pękać. Wykorzystują przy tym naturalną cechę Alp, a mianowicie wnętrze poprzecinane siecią uskoków powstałych w wyniku milionów lat ruchów płyt tektonicznych.

Doświadczenia prowadzone są w dawnym tunelu kolejowym, biegnącym wzdłuż jednego z aktywnych uskoków. Naukowcy pompują tam wodę pod wysokim ciśnieniem, by celowo doprowadzić do niewielkiego poślizgu skał. To zjawisko podobne do tego, które w przeszłości powodowało antropogeniczne trzęsienia w regionach wydobycia ropy, jak Oklahoma czy Teksas. Woda działa jak smar, zmniejszając tarcie między skałami.

Na miejscu zainstalowano tysiące czujników rejestrujących każdy ruch skał. W efekcie naukowcy zarejestrowali już setki tysięcy mikrowstrząsów o magnitudzie bliskiej zera, a wkrótce planują doprowadzić do wstrząsów o sile do 1 stopnia. Choć to liczby w zasadzie niezauważalne dla człowieka (większość ludzi zaczyna odczuwać wstrząsy powyżej 3,0-3,5 w skali Richtera), dla sejsmologów są bezcennym źródłem danych. Eksperyment pozwala śledzić każdy etap, od zwiększenia ciśnienia wody po mikroskopijne pęknięcia skał.

W kolejnej fazie badacze zaczną pompować gorącą wodę, by sprawdzić, jak temperatura wpływa na rozwój trzęsienia. Celem jest stworzenie modelu, który pozwoli przewidzieć, kiedy dana strefa uskokowa stanie się niebezpieczna. Jeśli uda się powiązać konkretne parametry (ciśnienie, temperaturę czy naprężenie skał) z wielkością wywołanego wstrząsu, możliwe będzie prognozowanie realnych trzęsień z wyprzedzeniem.

W dłuższej perspektywie projekt FEAR może pomóc odpowiedzieć na pytania, które od dekad dręczą sejsmologów. Dlaczego jedne uskoki pękają tylko na krótkim odcinku, a inne ciągną się przez setki kilometrów, powodując katastrofy jak ta na granicy Turcji i Syrii w 2023 roku?

Domenico Giardini i jego zespół są coraz bliżej zrozumienia, jak napięcia w skałach rozchodzą się między sąsiednimi uskokami i jak niewielka zmiana warunków może wywołać lawinowy efekt. To badania z pogranicza geofizyki i inżynierii, które mogą sprawić, że pewnego dnia będziemy potrafili odczytać ostrzeżenia natury, zanim ziemia znów zacznie drżeć.

Źródło: LiveScience