Σχέδιο για 'σύστημα προειδοποίησης' σεισμών από τη NASA

Πηγή: BBC, 5 Ιουνίου 2008

Επιστήμονες της NASA ανέφεραν ότι θα μπορούσαν να βρίσκονται στα πρόθυρα μιας σημαντικής ανακάλυψης στην προσπάθεια τους να προβλέψουν τους σεισμούς. Οι ερευνητές λένε ότι έχουν βρει έναν στενό δεσμό μεταξύ των ηλεκτρικών διαταραχών στην ιονόσφαιρα και των επικείμενων σεισμών στο έδαφος κάτω από αυτήν.

Ακριβώς ένα τέτοιο σήμα επισημάνθηκε τις ημέρες που έγινε το πρόσφατο καταστρεπτικό γεγονός στην Κίνα. Οι επιστήμονες της NASA έχουν συνεργαστεί με εμπειρογνώμονες στη Βρετανία για να ερευνήσουν ένα πιθανό δορυφορικό σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης.

Όμως πολλοί στην επιστημονική κοινότητα παραμένουν βαθιά δύσπιστοι για το εάν τέτοια σήματα είναι πράγματι δείκτες ενός επερχόμενου σεισμού. Αλλά ο Minoru Freund, ένας φυσικός και διευθυντής για τα προηγμένα αεροδιαστημικά υλικά του ερευνητικού κέντρου Ames της NASA, λέει: "Πιστεύω ότι θα είμαστε σε θέση να βρούμε ένα σαφή συσχετισμό μεταξύ ορισμένων σεισμών και ορισμένων προ-σεισμικών σημάτων, με έναν αμερόληπτο τρόπο."

Και πρόσθεσε: "Είμαι προσεκτικά αισιόδοξος ότι έχουμε καλά επιστημονικά στοιχεία, και σχεδιάζουμε μια σειρά πειραμάτων για να ελέγξουμε τα στοιχεία μας."

Παρόλο τα πολλά χρόνια της έρευνας για τα πρόδρομα στοιχεία ενός επερχόμενου σεισμού, δεν υπάρχει αυτήν την περίοδο καμία μέθοδος για να προβλέψει σοβαρά το χρόνο ενός μελλοντικού σεισμού. Ακόμα, οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι κάποια μορφή συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης θα μπορούσε να σώσει δεκάδες χιλιάδες ζωές.

Η ιονόσφαιρα διακρίνεται από τα άλλα στρώματα της ατμόσφαιρας επειδή είναι φορτισμένη γιατί εκτίθεται άμεσα στην ηλιακή ακτινοβολία. Σε έναν σημαντικό αριθμό περιπτώσεων, οι δορυφόροι έχουν καταλάβει διαταραχές σε αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας, 100-600 km πάνω από τις περιοχές που αργότερα κτυπήθηκαν από τους σεισμούς.

Ένα από το πιο σημαντικό γεγονός είναι η διακύμανση στην πυκνότητα των ηλεκτρονίων και άλλων φορτισμένων σωματιδίων στην ιονόσφαιρα.

Έγκαιρη προειδοποίηση

Μια μελέτη εξέτασε πάνω από 100 σεισμούς με μεγέθη πάνω από 5 Ρίχτερ στην Ταϊβάν κατά τη διάρκεια αρκετών δεκαετιών. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σχεδόν σε όλους τους σεισμούς που έγιναν σε ένα βάθος περίπου 35 km προηγήθηκαν ευδιάκριτες ηλεκτρικές διαταραχές στην ιονόσφαιρα.

Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε από τον Jann-Yeng Liu, από το κέντρο για την διαστημική έρευνα στο Chung-Li της Ταϊβάν.

Αν και δεν έχουν απελευθερωθεί ακόμα τα πλήρη στοιχεία, οι επιστήμονες παρατήρησαν επίσης ένα "τεράστιο" σήμα στην ιονόσφαιρα πριν από το μέγεθος του σεισμού των 7,8 Ρίχτερ που έγινε στις 12 Μαΐου 2008 στην Κίνα.

Η ομάδα στη NASA έχει εργαστεί επίσης με την βρετανική Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), για να ερευνήσει τη δυνατότητα πραγματοποίησης ενός δορυφορικού συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης.

Ο Stuart Eves, επικεφαλής της επιχείρησης ανέφερε ότι τα στοιχεία δείχνουν ότι είμαστε τώρα στο όριο από την άποψη της τεχνολογικής ετοιμότητας.

Και πρόσθεσε: "Αυτό που δεν ξέρουμε είναι πόσο μεγάλη είναι η επίδραση και πόσο χρόνο πριν το σεισμό εμφανίζονται τα φαινόμενα."

Ο Minoru Freund πιστεύει ότι άλλα πρόδρομα σεισμικά φαινόμενα θα μπορούσε να τροφοδοτήσει αυτό το σύστημα. Αυτά περιλαμβάνουν την ενισχυμένη εκπομπή της υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) από το επίκεντρο του σεισμού, καθώς επίσης και τις ανωμαλίες στα χαμηλής συχνότητας δεδομένα των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Βράχος 'μπαταρία'

Ο Minoru και ο πατέρας του Friedemann Freund, επίσης στο ερευνητικό κέντρο Ames της NASA, ανέπτυξαν την επιστημονική θεωρία πίσω από αυτούς τα πρόδρομα σήματα του σεισμού. Έχει την ιδέα ότι όταν ο βράχος συμπιέζεται - καθώς η τεκτονική πλάκα μετατοπίζεται - ενεργεί σαν μια μπαταρία, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα.

"Τώρα λίγο πολύ καταλαβαίνουμε τη φυσική στερεάς κατάστασης αυτών των βράχων," προσθέτει ο Minoru.

Σύμφωνα με τη θεωρία τους, οι φορείς των φορτίων αποτελούνται από έναν συγκεκριμένο τύπο ηλεκτρονίου, που λέγεται phole, που μπορεί να ταξιδέψει μεγάλες αποστάσεις στα εργαστηριακά πειράματα.

Όταν ταξιδεύουν στην επιφάνεια της γης, η επιφάνεια γίνεται θετική. Και αυτό το φορτίο μπορεί να είναι αρκετά ισχυρό ώστε να έχει επιπτώσεις στην ιονόσφαιρα, προκαλώντας τις διαταραχές που τεκμηριώνονται από τους δορυφόρους.

Όταν αυτά τα pholes "επανασυνδέονται" στην επιφάνεια της γης, μπαίνουν σε μια διεγερμένη κατάσταση. Στη συνέχεια αποδιεγείρονται και εκπέμπουν τα μέσα υπέρυθρα φωτόνια. Αυτό μπορεί να εξηγήσει τις παρατηρήσεις των υπέρυθρων ακτινοβολιών.

Ο Mike Blanpied, ένας γεωφυσικός στην Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα (USGS), εξήγησε: "Σε αυτό το σημείο, η σύνδεση μεταξύ των εργαστηριακών φαινομένων και των πραγματικών διαδικασιών στη γη δεν έχει αποδειχθεί και αποτελεί το αντικείμενο της έρευνας."

Ο Blanpied έχει δύο κύριες κριτικές για την εργασία. Αρχικά, είπε ότι τα πειράματα είχαν γίνει σε στεγνούς βράχους στη θερμοκρασία δωματίου και  πίεση. Αλλά βαθιά στον φλοιό, οι βράχοι γεμίζουν όλα τα κενά τους με τις ορυκτά διαλύματα και υποβάλλονται σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις.

Αφετέρου, είπε, η υπόθεση των ερευνητών στηρίζεται ότι οι γρήγορες αλλαγές στην τάση και την πίεση στο φλοιό άρχισαν μερικές μέρες πριν από τους σεισμούς.

Ο Blanpied, είπε ότι δεν υπήρξε ποτέ μια παρατήρηση γρήγορων αλλαγών στην πίεση πριν από έναν σεισμό, που σημαίνει ότι οι πρόδρομες πιέσεις προτού να γίνουν οι σεισμοί είναι πάρα πολύ μικροί για να έχουν ανιχνευθεί.

Ο Minoru Freund συμφωνεί χρειάζεται κι άλλη έρευνα για να βελτιωθεί η θεωρία και μερικά από τα στοιχεία. Αλλά όπως είπε προγραμμάτιζε να ασχοληθεί πάνω σε μια πρόταση για έναν χαμηλού κόστους προειδοποιητικό σύστημα βασισμένο σε δορυφόρους.

Η λιθόσφαιρα - το εξωτερικό τμήμα της Γης - χωρίζεται σε μικρό αριθμό πλακών που 'επιπλέουν' και κινούνται ανεξάρτητα η μία με την άλλη πάνω στο μανδύα της Γης. Το μεγαλύτερο μέρος της σεισμικής δραστηριότητας της Γης συμβαίνει στα όρια αυτών των πλακών. Τώρα, η επιφάνεια της Γης συντίθεται από δώδεκα περίπου μεγάλες πλάκες και αρκετές μικρότερες. Μέσα στα όρια κάθε πλάκας, οι βράχοι του γήινου φλοιού κινούνται ως ενιαίο άκαμπτο σώμα με μικρή κάμψη και λίγες ηφαιστειακές ή σεισμικές εκδηλώσεις. Τα όρια των πλακών καθορίζονται από στενές ζώνες, πάνω στις οποίες εκδηλώνεται το 80% της ηφαιστειακής και σεισμικής δραστηριότητας.

Κάθε πλάκα είναι φτιαγμένη από ένα συμπαγή μανδύα βράχων και κρυστάλλων που ονομάζεται λιθόσφαιρα, για να διακρίνεται από τη βαθύτερη ασθενόσφαιρα, στην οποία οι βράχοι βρίσκονται σε μεγαλύτερη θερμοκρασία και έτσι υφίστανται πλαστική παραμόρφωση, όταν υπόκεινται σε τεκτονικές πιέσεις. Οι κινήσεις του μανδύα προκύπτουν από την ανάγκη να μεταφερθεί στην επιφάνεια της Γης η θερμοκρασία που παράγεται εξαιτίας της ραδιενεργού αποσύνθεσης. Για αυτό άλλωστε τα πρότυπα μεταγωγής της ενέργειας ποικίλουν ανάλογα με το χρόνο. Αυτό φαίνεται ενίοτε από τις αλλαγές στα όρια των πλακών.