11 марта 2011 года мощное землетрясение силой 9,0 баллов потрясло Японию, вызвав еще одно явление движения земли. Согласно данным, собранным станциями GPS, примерно через 15 минут после первоначального толчка, зафиксированного в 14:46 по местному времени, большая часть территории Японии переместилась на восток.
Это движение, хотя и незначительное – от 5 до 6 миллиметров (от 0,20 до 0,24 дюйма) – носило постоянный характер и первоначально было недооценено или отвергнуто как ошибка измерения. Однако геофизик Сунён Пак, исследователь из Чикагского университета, интерпретировал сигналы по-другому, видя в них свидетельства реальных изменений. Недавнее исследование подтвердило, что смещение грунта представляет собой «экстраординарное» и беспрецедентное сейсмическое событие.
Пак, руководивший расследованием, подчеркнул уникальность этого события. «Что необычного в этом движении, так это то, что практически вся Япония двигалась почти равномерно и одновременно», — сказал геофизик.
Исследователь далее пояснил, что это смещение, охватившее материковую часть Японии, простирающееся от Хоккайдо до Кюсю примерно на 3000 километров (1800 миль), не произошло вместе с основным землетрясением и предшествовало какому-либо соответствующему афтершоку.
После обширного анализа сейсмических и GPS-данных Парк и его команда обнаружили, что волны толчка распространились до самого ядра Земли. Затем эти волны вернулись в земную кору, вызвав смещение четырех важных тектонических плит.
Сейсмологи уже знали, что волны, порождаемые сильными землетрясениями, могут пересекать планету и отражаться во внешнем ядре, которое представляет собой слой жидкого металла. Однако преобладало мнение, что эта энергия рассеялась, прежде чем снова достичь поверхности Земли.
Пак подчеркнул беспрецедентный характер находки. «Такая глубокая волна, которая вызывает какое-то событие, — это что-то новое, и это событие очень необычно, в том числе и в том смысле, что оно настолько всеобъемлющее», — сказал геофизик.
Известно, что землетрясения вызывают значительные движения грунта, приводящие к образованию трещин и смещению больших площадей на многие сантиметры. Однако эти перемещения зачастую более ограничены географически, чем всеобъемлющее явление, затронувшее всю Японию, как выявила команда Пака.
Горан Экстром, геофизик из Колумбийского университета, отметил, что во время землетрясения 2011 года две взаимодействующие плиты под Японией сдвинулись примерно на 10 метров.
Экстром, не принимавший участия в исследовании, объяснил, что «это быстрое движение вызвало землетрясение и цунами, а также привело к смещению всего острова Хонсю на восток примерно на 20 сантиметров», имея в виду самый большой остров Японского архипелага.
Смещение, выявленное Паком и его командой, хотя и меньше по величине, примечательно своим географическим масштабом. Согласно информации, опубликованной в заявлении, это представляет собой самое обширное движение, когда-либо зарегистрированное, и высвободило количество энергии, сравнимое с землетрясением магнитудой 7,5.
Определение новой категории сейсмического риска
Землетрясение в марте 2011 года, эпицентр которого находился в 372 километрах (231 милях) к северо-востоку от Токио, считается самым разрушительным в истории Японии. Оно вызвало мощное цунами, ядерный кризис и унесло жизни около 20 000 человек. Пак подчеркнул важность информирования лиц, принимающих решения, об этом ранее игнорируемом источнике сейсмической опасности.
В отличие от афтершоков, предсказание которых неточно, путь волн к ядру Земли и обратно – путь длиной около 5800 километров – занимает примерно 15 минут. Этот интервал дает возможность предвидеть событие и потенциально подготовиться. Однако из-за широкого распределения сейсмической энергии на обширной территории восприятие и ущерб будут меньше, чем у обычного землетрясения магнитудой 7,5, которое концентрирует свою энергию в более ограниченной области.
Пак отметил, что «даже если бы был какой-то ущерб, вероятно, было бы очень трудно отличить его от ущерба, нанесенного главным толчком и последующими толчками».
Наблюдавшееся в 2011 году смещение, вызванное достигшей ядра Земли сейсмической волной, затронуло места стыка Тихоокеанской и Охотской тектонических плит, а также границу между Филиппинским морем и Евразийской плитой. Тектонические плиты — это сегменты каменистой коры планеты, которые движутся непрерывно и постепенно.
Пак предположил, что сильное воздействие главного землетрясения могло способствовать приходу волны из ядра. Это явление могло бы реактивировать разлом вблизи эпицентра главного толчка, а также активизировать движения в местах пересечения плит, расположенных на больших расстояниях.
Ведран Лекич, профессор кафедры геологических, экологических и планетарных наук Университета Мэриленда, подчеркнул, что Япония имеет «великолепную» сеть сейсмических и спутниковых станций мониторинга, которая позволила зафиксировать событие такого рода. Однако он предупредил, что вполне возможно, что «явления такого типа происходят в других регионах, где мало инструментов мониторинга, и где их невозможно окончательно задокументировать».
Лекич, который не участвовал в исследовании, добавил, что, насколько ему известно, движение грунта в обширной системе разломов, подобной той, что существует в Японии, никогда не было связано с приходом сейсмической волны, отражающейся от ядра Земли.
Пак и его команда проанализировали другие гипотезы смещения Японии на восток, такие как возможный оползень подводной лодки. Однако они утверждали, что последствия такого события будут значительно более локализованными.
Аманда Томас, геофизик из Калифорнийского университета в Дэвисе, которая также не принимала участия в недавнем исследовании, назвала исследование «очень значимым», если интерпретация данных подтвердится.
Она объяснила, что «более широкий смысл исследования заключается в том, что сильные землетрясения могут продолжать неожиданным образом влиять на системы разломов в течение многих минут после основного разрушения, не только через толчки, но и через прохождение более поздних сейсмических волн».
Он заключил: «Мы до сих пор не до конца понимаем, как работают разломы, и такого рода наблюдения дают нам еще одну часть головоломки».