Zašto Mjesec i Sunce mogu pokrenuti potres? Znanstvenici možda konačno imaju odgovor

Zemlja je pod stalnim gravitacijskim utjecajem Sunca i Mjeseca, koji osim plime i oseke u oceanima uzrokuju i plimne deformacije čvrstog tla i stijena. Znanstvenici su već uočili da ta mala, ali neprestana naprezanja mogu potaknuti takozvane spore potrese, čija se energija oslobađa znatno sporije nego kod uobičajenih potresa i koje ljudi na površini ne mogu osjetiti.

Međutim, dosad nije bilo sasvim jasno na koji način tako slabe sile mogu pokrenuti seizmičku aktivnost.

Nova istraživanja sugeriraju da bi odgovor mogao ležati u rezonanciji – procesu koji se može usporediti s povlačenjem mokrog prsta po rubu vinske čaše, samo što se u ovom slučaju odvija na razini cijelog planeta.

U studiji objavljenoj u časopisu JGR Solid Earth skupina geoloških i planetarnih znanstvenika modelirala je utjecaj plimnih poremećaja i pokazala da vrlo mala naprezanja mogu imati značajan učinak, prenosi Science Alert.

"Iako su ta naprezanja vrlo mala, tek nekoliko kilopaskala, znanstvenici su zabilježili da na pojedinim rasjedima mogu izazvati spore potrese" , navode istraživači.

Model opruge i bloka te model trenja

Znanstvenici su pomoću simulacija analizirali klizanje i trenje koje se odvija na dodirnim područjima tektonskih ploča. Koristili su model opruge i bloka te model trenja koji uzima u obzir brzinu klizanja i stanje dodirnih površina rasjeda.

Riječ je o pojednostavljenom prikazu jednog dijela rasjeda, pri čemu se uzima u obzir i promjenjivi otpor trenja na njegovoj dodirnoj površini.

Hoće li mala promjena naprezanja izazvati seizmički događaj ovisi i o svojstvima samog rasjeda. Model se odnosio na rasjed koji klizi stabilnom brzinom, ali ga je moguće relativno lako izbaciti iz tog stabilnog stanja.

Kada se brzina klizanja poveća, trenje na dodirnoj površini rasjeda smanjuje se, što može dodatno pojačati klizanje. U modelu je to bilo dovoljno da nastanu i brzi i spori događaji.

Plimni poremećaj je ključan

Istraživači smatraju da vrsta potresa ovisi o svojstvima trenja na rasjedu, ali i o dva glavna obilježja plimnog poremećaja – njegovoj jačini i trajanju.

Ako je amplituda plimnih sila mala, rasjed može nastaviti kliziti sporo i bez naglih promjena. No ako jačina prijeđe određeni prag, a trajanje se nađe u odgovarajućem rasponu, rasjed može početi kliziti i izazvati seizmičku aktivnost.

Ključno je pritom trajanje plimnog poremećaja. Ako ono odgovara "prirodnom vremenu odziva" rasjeda, odnosno vremenu potrebnom da rasjed reagira na promjene naprezanja i promijeni svoja svojstva poput trenja, može doći do rezonancije.

Takva rezonancija može pokrenuti spori seizmički događaj čak i kada je poremećaj vrlo slab, "much like pushing a swing at the right rhythm makes it move higher", navode istraživači.

Takav obrazac u skladu je s opažanjima iz stvarnog svijeta. Primjerice, podrhtavanja u jugozapadnom Japanu i području Cascadije na sjeverozapadu Pacifika često dosežu vrhunac u razmacima od približno 12 i 24 sata, što se podudara s plimama.

Ipak, plimni poremećaji mogu izazvati i složeniju seizmičku aktivnost koja je kaotičnija i teže predvidiva.

Tri moguća obrasca

Istraživači su analizirali i tri moguća obrasca u vremenu pojavljivanja seizmičkih događaja povezanih s plimama. Prvi je mogućnost da se događaji pokreću kada je plimno naprezanje najveće, odnosno kada je plimna sila na vrhuncu.

Druga mogućnost jest da se događaji javljaju u blizini trenutka kada se plimno naprezanje najbrže povećava. Treća mogućnost je da se događaji pojavljuju nasumično, bez određenog obrasca povezanog s plimama.

Model pokazuje da su moguća oba obrasca, ovisno o trenutku u plimnom ciklusu i svojstvima konkretnog rasjeda.

Modeliranjem utjecaja plimnih poremećaja na Zemljinu koru istraživanje pruža okvir za tumačenje obrazaca povezanih s plimama kod sporih potresa, što bi u budućnosti moglo pomoći i u nastojanjima da se bolje predviđaju potresi.

Primjerice, seizmolozi bi mogli analizirati već zabilježene potrese i iz njih zaključivati o svojstvima rasjeda, poput njegove otpornosti na trenje i udaljenosti koju mora prijeći prije nego što oslabi. To bi činili uspoređujući zabilježenu seizmičku aktivnost s plimnim djelovanjem, koje je moguće precizno odrediti zahvaljujući poznatom položaju i kretanju Sunca i Mjeseca.

Megapotresi

Budući da je u istraživanju modeliran samo jedan izolirani dio rasjedne zone, model bi mogao biti prikladniji za simuliranje ponavljajućih lokalnih potresa niske frekvencije nego za seizmičke događaje poput podrhtavanja koja uključuju više dijelova rasjeda i većih su razmjera.

Istraživači su spore potrese zabilježili u izrazito aktivnim zonama podvlačenja tektonskih ploča oko Pacifičkog ruba. Kako navode, oni "pružaju vrijedan uvid u nakupljanje i oslobađanje naprezanja duž granice tektonskih ploča, što je važno za procjenu mogućnosti nastanka puknuća i prostornog dosega budućih megapotresa."

Megapotresi su najmoćniji tipovi seizmičkih događaja na Zemlji, a mogu izazvati razorne tsunamije i čak ponovno pokrenuti vulkansku aktivnost.

Istraživanje je objavljeno u časopisu JGR Solid Earth.