Солнце и Луна могут вызывать землетрясения
С точки зрения космологии Землю можно сравнить с марионеткой, которую «дергают» за ниточки гравитации Солнца и Луны. Лунно-солнечное влияние помогает нам наблюдать приливы и отливы в океанах. Оно также вызывает приливы и отливы на суше и в горных породах.
Так как Солнце и Луна оказывают на земную кору небольшое, но постоянное приливное воздействие, было замечено, что оно вызывает «медленные землетрясения», которые высвобождают энергию гораздо медленнее обычных и незаметны для нас. Но как именно это происходит, оставалось загадкой.
Медленные землетрясения
До недавнего времени считалось, что это может происходить за счет резонанса — подобно тому, как мокрый палец, проведенный по краю бокала, издает тихий звон, только в планетарном масштабе. Ранее мы рассказывали, что изменилось бы на Земле без Луны.
В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, группа ученых смоделировала эти приливные возмущения и обнаружила, что даже небольшое воздействие может иметь серьезные последствия.
«Хотя эти напряжения очень малы, обычно они составляют порядка нескольких килопаскалей и сравнимы с давлением от легкого нажатия рукой, было замечено, что они вызывают медленные землетрясения в некоторых разломах», — пишут исследователи.
Выход из зоны комфорта
Сейсмологи проанализировали проскальзывание, сдвиг и трение на границах тектонических плит с помощью модели упругого блока и с учетом коэффициента трения, зависящего от скорости и состояния. Это упрощенная модель отдельного участка разлома, учитывающая постоянно меняющееся сопротивление трению, которое зависит от скорости движения и характера контакта.
Тот факт, что даже легкое прикосновение может спровоцировать сейсмическую активность, зависит от типа разлома. Если разлом скользит с постоянной скоростью, его легко вывести из «зоны комфорта». Увеличение скорости движения уменьшает трение, что может усилить сдвиг — в модели этого достаточно, чтобы вызвать как быстрые, так и медленные подвижки.
Предсказуемость и хаос
В целом тип землетрясения зависит от фрикционных свойств разлома, которые зависят от двух факторов: амплитуды (силы) и периода (продолжительности) приливных возмущений. Если амплитуда приливных сил невелика, разлом может продолжать медленно и бесшумно смещаться. Но когда амплитуда превышает пороговое значение, а период попадает в нужный диапазон, разлом может начать смещаться и издавать грохот.
Продолжительность приливных возмущений может вызывать сейсмическую активность, если совпадает с «естественным временным интервалом отклика» разлома — временем, за которое он реагирует на напряжение и меняет свойства, например трение. Резонанс может спровоцировать медленное землетрясение, даже если возмущение незначительное. «Если раскачивать качели в правильном ритме, они будут раскачиваться сильнее», — говорят исследователи.
Последствия могут быть предсказуемыми, как в случае с землетрясениями на юго-западе Японии и в Каскадии, которые часто достигают пика с интервалом в 12 и 24 часа и совпадают с приливами. Но возмущения также могут вызывать сложную по времени сейсмическую активность, которая носит более хаотичный и непредсказуемый характер.
Исследователи изучили три возможных временных паттерна сейсмических событий, вызванных приливами: возникают ли они в момент максимального приливного напряжения, при максимальной скорости приливного воздействия или случайным образом. Модель предполагает, что возможны оба сценария, но все зависит от времени приливного цикла и свойств разлома.
Исследователи фиксировали медленные землетрясения, например, в активных зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца. По их словам, эти данные дают ценную информацию о накоплении и высвобождении напряжений на границе тектонических плит и поэтому имеют большое значение для оценки потенциальной протяженности разломов и масштабов будущих мегаземлетрясений.
