في 11 مارس 2011، هز زلزال قوي بقوة 9.0 درجة اليابان، مما أدى إلى حدوث ظاهرة إضافية للتحرك الأرضي. وبعد نحو 15 دقيقة من الهزة الأولية المسجلة عند الساعة 2:46 بعد الظهر بالتوقيت المحلي، تحركت معظم الأراضي اليابانية نحو الشرق، وفقا للبيانات التي جمعتها محطات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
كانت هذه الحركة، على الرغم من دقتها – بين 5 و6 ملليمتر (0.20 إلى 0.24 بوصة) – دائمة بطبيعتها وتم الاستهانة بها في البداية أو رفضها باعتبارها خطأ في القياس. إلا أن عالم الجيوفيزياء سونيونغ بارك، الباحث في جامعة شيكاغو، فسر الإشارات بشكل مختلف، حيث رأى فيها دليلا على حدوث تغيير حقيقي. وأكدت دراسة حديثة أن الإزاحة الأرضية تمثل حدثا زلزاليا “استثنائيا” وغير مسبوق.
وسلط بارك، الذي قاد التحقيق، الضوء على تفرد هذا الحدث. وقال الجيوفيزيائي: “الأمر غير المعتاد في هذه الحركة هو أن اليابان بأكملها كانت تتحرك بشكل موحد تقريبًا وفي وقت واحد”.
وأوضح الباحث كذلك أن هذا النزوح، الذي غطى البر الرئيسي لليابان، والذي امتد من هوكايدو إلى كيوشو لحوالي 3000 كيلومتر (1800 ميل)، لم يحدث مع الزلزال الرئيسي وسبق أي هزة ارتدادية ذات صلة.
وبعد تحليل مكثف للبيانات السيزمية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، كشف بارك وفريقه أن موجات الزلزال انتشرت حتى قلب الأرض. ثم عادت هذه الموجات إلى القشرة الأرضية، مسببة إزاحة أربع صفائح تكتونية مهمة.
وكان علماء الزلازل يدركون بالفعل أن الموجات الناتجة عن الزلازل الكبيرة يمكن أن تعبر الكوكب وتنعكس في اللب الخارجي، وهو طبقة من المعدن السائل. إلا أن الاعتقاد السائد كان أن هذه الطاقة تتشتت قبل أن تصل إلى سطح الأرض مرة أخرى.
وشدد بارك على الطبيعة غير المسبوقة للاكتشاف. وقال الجيوفيزيائي: “هذا النوع من موجة الغوص العميق التي تثير نوعًا ما من الأحداث هو شيء جديد، وهذا الحدث غير عادي للغاية، وأيضًا بمعنى أنه شامل للغاية”.
ومن المعروف أن الزلازل تسبب تحركات أرضية كبيرة، مما يؤدي إلى حدوث شقوق ونزوح مساحات أكبر بعدة سنتيمترات. ومع ذلك، غالبًا ما تكون هذه التحركات مقيدة جغرافيًا أكثر من الظاهرة الشاملة التي أثرت على اليابان بأكملها، كما حددها فريق بارك.
وأشار جوران إيكستروم، عالم الجيوفيزياء بجامعة كولومبيا، إلى أنه في زلزال عام 2011، تحركت الصفيحتان المتفاعلتان أسفل اليابان مسافة 10 أمتار تقريبًا.
وأوضح إيكستروم، الذي لم يشارك في الدراسة، أن “هذه الحركة السريعة هي التي ولدت الزلزال والتسونامي، كما تسببت في تحول جزيرة هونشو بأكملها نحو الشرق بنحو 20 سنتيمترا”، في إشارة إلى أكبر جزيرة في الأرخبيل الياباني.
إن النزوح الذي حدده بارك وفريقه، على الرغم من أنه أصغر حجمًا، إلا أنه ملحوظ بسبب نطاقه الجغرافي. إنها تمثل الحركة الأكثر شمولاً التي تم تسجيلها على الإطلاق وأطلقت كمية من الطاقة مماثلة لتلك الصادرة عن زلزال بقوة 7.5 درجة، وفقًا للمعلومات الصادرة في بيان.
تحديد فئة جديدة من المخاطر الزلزالية
ويعتبر زلزال مارس/آذار 2011، الذي كان مركزه على بعد 372 كيلومترا (231 ميلا) شمال شرق طوكيو، الأكثر تدميرا في تاريخ اليابان. لقد تسبب في حدوث تسونامي هائل وأزمة نووية وخسارة ما يقرب من 20 ألف شخص. وشدد بارك على أهمية إعلام صناع القرار بهذا المصدر الذي تم تجاهله سابقًا لخطر الزلازل.
وعلى عكس الهزات الارتدادية، التي لا يمكن التنبؤ بها بشكل دقيق، فإن رحلة الموجات إلى قلب الأرض والعودة – وهي رحلة تبلغ حوالي 5800 كيلومتر – تستغرق حوالي 15 دقيقة. توفر هذه الفترة الزمنية نافذة لتوقع الحدث والاستعداد المحتمل. ومع ذلك، نظرًا للتوزيع الواسع للطاقة الزلزالية على مساحة واسعة، فإن الإدراك والضرر سيكونان أقل من الزلزال التقليدي الذي تبلغ قوته 7.5 درجة، والذي يركز طاقته في منطقة أكثر تقييدًا.
وذكر بارك أنه “حتى لو كانت هناك بعض الأضرار، فمن المحتمل أن يكون من الصعب للغاية تمييزها عن الأضرار الناجمة عن الهزة الرئيسية والهزات الارتدادية اللاحقة”.
أثر النزوح الذي لوحظ في عام 2011، والناجم عن الموجة الزلزالية التي وصلت إلى قلب الأرض، على تقاطعات الصفائح التكتونية للمحيط الهادئ وأوكوتسك، وكذلك على الحدود بين بحر الفلبين والصفائح الأوراسية. الصفائح التكتونية هي أجزاء من القشرة الصخرية للكوكب تتحرك بشكل مستمر وتدريجي.
اقترح بارك أن التأثير الشديد للزلزال الرئيسي ربما سهّل وصول الموجة من قلب الأرض. كان من الممكن أن تؤدي هذه الظاهرة إلى إعادة تنشيط الصدع بالقرب من مركز الهزة الرئيسية وكان من الممكن أيضًا تنشيط الحركات عند تقاطعات الصفائح الموجودة على مسافات أكبر.
وأكد فيدران ليكيتش، الأستاذ في قسم العلوم الجيولوجية والبيئية والكواكب بجامعة ميريلاند، أن اليابان لديها شبكة “رائعة” من محطات رصد الزلازل والأقمار الصناعية، مما جعل من الممكن تسجيل حدث من هذا النوع. لكنه حذر من أنه من الممكن أن “يحدث هذا النوع من الظاهرة في مناطق أخرى مع قلة أدوات الرصد، حيث لا يمكن توثيقها بشكل نهائي”.
وأضاف ليكيتش، الذي لم يشارك في البحث، أنه على حد علمه، فإن الحركة الأرضية على نظام صدع واسع النطاق، مماثل لتلك الموجودة في اليابان، لم تكن مرتبطة أبدًا بوصول موجة زلزالية تنعكس عن قلب الأرض.
وقام بارك وفريقه بتحليل فرضيات أخرى تتعلق بنزوح اليابان شرقًا، مثل احتمال حدوث انهيار أرضي تحت الماء. ومع ذلك، فقد جادلوا بأن آثار مثل هذا الحدث ستكون أكثر محلية بكثير.
ووصفت أماندا توماس، عالمة الجيوفيزياء بجامعة كاليفورنيا في ديفيس، والتي لم تشارك أيضًا في الدراسة الأخيرة، البحث بأنه “مهم للغاية” إذا تم تأكيد تفسير البيانات.
وأوضحت أن “التأثير الأوسع للدراسة هو أن الزلازل الكبيرة يمكن أن تستمر في التأثير على أنظمة الصدع بطرق غير متوقعة لعدة دقائق بعد التمزق الرئيسي، ليس فقط من خلال الهزات الارتدادية ولكن أيضًا من خلال مرور الموجات الزلزالية اللاحقة”.
واختتم قائلاً: “ما زلنا لا نفهم تمامًا كيفية عمل العيوب، وهذا النوع من المراقبة يمنحنا قطعة أخرى من اللغز”.