Οι σεισμοί αποτελούν ένα από τα πιο εντυπωσιακά και ταυτόχρονα καταστροφικά φυσικά φαινόμενα. Μέχρι σήμερα, η επιστημονική κοινότητα γνώριζε ότι η ενέργεια που εκλύεται από μια σεισμική δόνηση μοιράζεται σε τρεις βασικές μορφές: τις δονήσεις που γίνονται αισθητές στην επιφάνεια, τη θραύση των πετρωμάτων στο υπέδαφος και την απελευθέρωση θερμότητας. Αυτό που δεν ήταν ξεκάθαρο είναι το ποια από αυτές τις διεργασίες απορροφά το μεγαλύτερο μερίδιο ενέργειας. Μια νέα μελέτη του MIT έρχεται να δώσει απαντήσεις, ανατρέποντας πολλές έως τώρα παραδοχές.
Μέσα από πειράματα που οι ερευνητές ονόμασαν «lab quakes», δηλαδή μικροσκοπικές εκδοχές σεισμών σε εργαστηριακές συνθήκες, οι γεωλόγοι κατάφεραν να αποτυπώσουν με ακρίβεια το ενεργειακό ισοζύγιο ενός σεισμού. Τα αποτελέσματα είναι εντυπωσιακά: μόλις το 10% της ενέργειας ενός σεισμού αντιστοιχεί στις δονήσεις που αισθανόμαστε στην επιφάνεια, λιγότερο από 1% συμβάλλει στη θραύση των πετρωμάτων, ενώ περίπου το 80% μετατρέπεται σε θερμότητα. Μάλιστα, σε ορισμένα πειράματα η θερμοκρασία εκτοξεύτηκε στιγμιαία στους 1.200 βαθμούς Κελσίου, αρκετά υψηλή ώστε να λιώσει τα γειτονικά πετρώματα και να τα μετατρέψει σε υαλώδη μάζα.
Ένα ακόμη εύρημα της μελέτης είναι ότι η «μνήμη» των πετρωμάτων παίζει καθοριστικό ρόλο. Όπως εξηγεί ο μεταπτυχιακός φοιτητής Daniel Ortega-Arroyo από το MIT, η ιστορία των παραμορφώσεων μιας περιοχής επηρεάζει το πώς θα εκδηλωθεί ένας μελλοντικός σεισμός. Αν τα πετρώματα έχουν ήδη υποστεί έντονες πιέσεις και μετακινήσεις στο παρελθόν, η κατανομή της ενέργειας σε θερμότητα, δονήσεις και θραύση μπορεί να διαφοροποιηθεί σημαντικά, κάνοντας την περιοχή περισσότερο ή λιγότερο ευάλωτη.
Για να φτάσουν σε αυτά τα συμπεράσματα, οι επιστήμονες εργάστηκαν με δείγματα γρανίτη, υλικό που βρίσκεται σε μεγάλα βάθη όπου συνήθως εκδηλώνονται οι σεισμοί. Τα δείγματα, μεγέθους μόλις μερικών τετραγωνικών χιλιοστών, υποβλήθηκαν σε συνθήκες υψηλής πίεσης, προσομοιάζοντας εκείνες που επικρατούν 10 έως 20 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Με τη βοήθεια μαγνητικών σωματιδίων, οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν τις αλλαγές θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο, ενώ ειδικοί αισθητήρες κατέγραφαν τις μικροδονήσεις που προκαλούσε κάθε εργαστηριακό «σεισμικό γεγονός».
Σε αρκετές περιπτώσεις, τα δείγματα υπέστησαν ολίσθηση μικρομετρικής κλίμακας με ταχύτητες που έφταναν τα 10 μέτρα το δευτερόλεπτο. Παρά το μικρό μέγεθος του πειράματος, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι οι ίδιες διεργασίες λαμβάνουν χώρα και σε φυσικούς σεισμούς μεγάλης κλίμακας.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο κατανέμεται η ενέργεια ενός σεισμού μπορεί να αποδειχθεί πολύτιμη για την εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου. Αν, για παράδειγμα, γνωρίζουμε πόση ενέργεια ενός παλαιότερου σεισμού μετατράπηκε σε θερμότητα και πόση σε δόνηση, μπορούμε να υπολογίσουμε καλύτερα την ανθεκτικότητα μιας περιοχής σε μελλοντικά γεγονότα. Αυτό σημαίνει πιο ακριβή μοντέλα πρόβλεψης και καλύτερη προετοιμασία για ενδεχόμενες φυσικές καταστροφές.
Ο Matěj Peč, αναπληρωτής καθηγητής Γεωφυσικής στο MIT, τόνισε ότι τα πειράματα προσφέρουν μια από τις πληρέστερες εικόνες μέχρι σήμερα για τη φυσική των σεισμών. «Δεν μπορούμε να αναπαραγάγουμε την πολυπλοκότητα της Γης στο εργαστήριο, αλλά μπορούμε να απομονώσουμε βασικές φυσικές διεργασίες και να τις μελετήσουμε συστηματικά».
Αν και η μελέτη αφορά μικροσεισμούς σε εργαστηριακές συνθήκες, οι επιστήμονες θεωρούν ότι ανοίγει τον δρόμο για μια πιο ρεαλιστική κατανόηση των φυσικών σεισμών. Η δυνατότητα να εκτιμηθεί πόση ενέργεια απορροφάται σε θερμότητα, πόση διοχετεύεται σε δονήσεις και πόση σε θραύση, μπορεί να οδηγήσει σε πιο αξιόπιστα προγνωστικά μοντέλα και καλύτερη στρατηγική μείωσης κινδύνου.
[via]
